DE102015120878A1

DE102015120878A1 - Verfahren und Systeme für eine Kraftstoffeinspritzung mit konstantem und variablem Druck

Info

Publication number: DE102015120878A1
Application number: DE102015120878.4A
Authority: DE
Inventors: Gopichandra Surnilla; Joseph F. Basmaji; Mark Meinhart; Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-12-02
Publication date: 2016-06-16
Also published as: US20170306881A1; US10718289B2; RU2015150298A3; US20160169144A1; CN105697176A; RU2706872C2; RU2015150298A; US9752530B2; CN105697176B

Abstract

Verfahren und Systeme zum Betreiben einer Hochdruckeinspritzpumpe werden bereitgestellt, um sowohl einen konstanten hohen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffverteilerleitung einer Saugrohreinspritzung als auch einen variablen hohen Kraftstoffdruck in einer Kraftstoffverteilerleitung einer Direkteinspritzung bereitzustellen. Der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung kann mithilfe einer Kraftstoffsystemkonfiguration, die mehrere zwischen einem Eingang der Hochdruckeinspritzpumpe und der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung angeordnete Rückschlagventile, Druckentlastungsventile und ein Überströmventil umfasst, über einen Druck angehoben werden, der mit einer Saugpumpe bereitgestellt wird. Die Hochdrucksaugrohreinspritzung kann vorteilhaft verwendet werden, um während Bedingungen, bei denen eine Kraftstoffzufuhr über eine Hochdruckdirekteinspritzung begrenzt ist, Kraftstoff unter Hochdruck bereitzustellen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für ein Anpassen des Betriebs von Kraftstoffeinspritzern für einen Verbrennungsmotor. Die Verfahren können insbesondere nützlich für einen Verbrennungsmotor sein, der Hochdrucksaugrohreinspritzer und/oder Hochdruckdirekteinspritzer aufweist.
Hintergrund und Kurzdarstellung
Kraftstoffdirekteinspritzsysteme (Direct Injection systems, DI-Systeme) stellen gegenüber Saugrohreinspritzsystemen einige Vorteile bereit. Kraftstoffdirekteinspritzsysteme können zum Beispiel ein Kühlen einer Zylinderladung so verbessern, dass die Motorzylinder mit höheren Verdichtungsverhältnissen betrieben werde können, ohne ein unerwünschtes Motorklopfen hervorzurufen. Es kann jedoch sein, dass Kraftstoffdirekteinspritzer nicht in der Lage sind, einem Zylinder bei höheren Motordrehzahlen und -lasten eine gewünschte Kraftstoffmenge bereitzustellen, da die für einen Zylindertakt in Anspruch genommene Zeitdauer kürzer ist, sodass nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um die gewünschte Kraftstoffmenge einzuspritzen. Folglich kann der Verbrennungsmotor weniger Leistung entfalten, als bei höheren Motordrehzahlen und -lasten erwünscht ist. Außerdem können Direkteinspritzsysteme zu Schwebstoffemissionen neigen.
In dem Bestreben die Schwebstoffemissionen und eine Kraftstoffverdünnung in Öl zu verringern, wurden Hochdruckdirekteinspritzsysteme entwickelt. Während zum Beispiel die nominalen Maximaldrücke einer Direkteinspritzung in dem Bereich von 150 Bar liegen, können die Hochdruck-DI-Systeme in einem Bereich von 250 bis 800 Bar betrieben werden.
Ein Problem dieser Hochdruck-DI-Systeme ist, dass, wenn der Verbrennungsmotor sowohl mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung als auch einer Kraftstoffsaugrohreinspritzung (Direct Injection and Port Fuel Injection systems, DI-PFI-Systeme) ausgestattet ist, das System darauf beschränkt ist, das Kraftstoffsaugrohreinspritzsystem unter Niedrigdruckbedingungen zu betreiben. In anderen Worten ist eine Hochdrucksaugrohreinspritzung wie zum Beispiel mit mehr als 5 Bar nicht möglich, ohne eine zusätzliche zweckbestimmte Pumpe einzubeziehen. Obwohl Bedingungen vorliegen können, bei denen eine Hochdrucksaugrohreinspritzung wünschenswert ist, kann das Hinzufügen einer weiteren Pumpe als solches zum Anheben des Drucks der Saugrohreinspritzung die Kosten und die Komplexität vergrößern. Ein weiteres Problem mit diesen Hochdruck-DI-Systemen ist, dass der dynamische Bereich der Einspritzer durch den Druck in der Verteilerleitung eingeschränkt ist. Speziell wenn der Druck in der Verteilerleitung sehr hoch ist und der Verbrennungsmotor bei niedrigen Lasten betrieben werden muss, kann die Impulsbreite des Direkteinspritzers sehr klein sein. Bei Bedingungen mit diesen kleinen Impulsbreiten kann der Direkteinspritzerbetrieb äußerst variabel sein. Außerdem kann es bei kleinen Impulsbreites sogar passieren, dass der Direkteinspritzer sich nicht öffnen kann. Diese Bedingungen können zu erheblichen Fehlern bei der Kraftstoffzufuhr führen.
Bei einem Beispiel kann das obige Problem mindestens teilweise durch ein Verfahren für einen Verbrennungsmotor behoben werden, das umfasst: Betreiben einer Hochdruckkraftstoffpumpe, um einen Kraftstoff mit einem variablen Druck in eine erste Verteilerleitung zuzuführen, die mit Kraftstoffdirekteinspritzern verbunden ist, und um einen Kraftstoff mit einem konstanten Druck in eine zweite Verteilerleitung zuzuführen, die mit Kraftstoffsaugrohreinspritzern verbunden ist, wobei die Kraftstoffzufuhr über ein mechanisches Überströmventil der Pumpe gesteuert wird, wobei die zweite Verteilerleitung mit einem Eingang der Pumpe verbunden ist, während die erste Verteilerleitung mit einem Ausgang der Pumpe verbunden ist. Auf diese Weise wird sowohl durch die spezifische Konfiguration der Kraftstoffverteilerleitungen in Bezug auf die Hochdruckkraftstoffpumpe als auch durch das mechanische Überströmventil und verschiedene zusätzliche Rückschlagventile ermöglicht, dass eine einzige Hochdruckkraftstoffpumpe verwendet wird, um einen erheblich höheren Druck für die Saugrohreinspritzung bereitzustellen.
Bei einem Beispiel kann ein Kraftstoffsystem mit einer Niedrigdrucksaugpumpe und einer Hochdruckeinspritzpumpe konfiguriert werden. Die Hochdruckpumpe kann eine Kolbenpumpe sein. Ein Ausgang der Hochdruckeinspritzpumpe kann mechanisch und nicht elektronisch durch die Verwendung eines Magnetventils (Magnetic Solenoid Valve, MSV) gesteuert werden. Mindestens ein Rückschlagventil und ein Druckentlastungsventil (oder Überdruckventil) können zwischen die Saugpumpe und die Einspritzpumpe eingebunden sein. Eine erste Kraftstoffverteilerleitung zu den Kraftstoffdirekteinspritzern kann über ein Rückschlagventil und ein Druckentlastungsventil mit einem Ausgang der Einspritzpumpe verbunden sein. Auf ähnliche Weise kann eine zweite Kraftstoffverteilerleitung zu den Kraftstoffsaugrohreinspritzern über ein Rückschlagventil und ein Druckentlastungsventil mit einem Eingang der Einspritzpumpe verbunden sein. Ein nicht aktiviertes MSV ermöglicht, dass ein konstanter Druck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung deutlich über den von der Saugpumpe bereitgestellten Kraftstoffdruck angehoben wird. Zum Beispiel kann der Druck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung, die den Saugrohreinspritzern Kraftstoff zuführt auf den gleichen Pegel angehoben werden wie der Mindestdruck in der ersten Kraftstoffverteilerleitung, die den Direkteinspritzern Kraftstoff zuführt (wie zum Beispiel 15 Bar). Der Druck der ersten Kraftstoffverteilerleitung kann außerdem angehoben und variiert werden, indem der Pumpenausgang über das MSV eingestellt wird. Somit kann der Kraftstoff aufgrund der Motorbetriebsbedingungen mit einem Hochdruck über eine Saugrohreinspritzung und/oder eine Direkteinspritzung einem Motorzylinder zugeführt werden. Unter Bedingungen, bei denen die Kraftstoffzufuhr über eine Hochdruckdirekteinspritzung begrenzt ist wie zum Beispiel bei Kaltstartbedingungen (oder bei extremen Kaltstartbedingungen) oder, bei denen die Motorabgasemissionen schwebstoffbegrenzt sind, kann außerdem die Direkteinspritzung deaktiviert werden und der Kraftstoff kann nur über eine oder mehrere Hochdrucksaugrohreinspritzungen zugeführt werden.
Auf diese Weise kann die Kraftstoffsaugrohreinspritzung bei Kraftstoffdrücken bereitgestellt werden, die höher sind als der standardmäßige Druck, der von einer Saugpumpe bereitgestellt wird. Insbesondere kann eine Hochdruckverdrängerpumpe vorteilhaft verwendet werden, um einen variablen Hochdruck in einer Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung bereitzustellen, während auch ein konstanter Hochdruck in einer Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung bereitgestellt wird. Durch das Anheben des standardmäßigen Drucks der Saugrohreinspritzung auf einen Wert, der so hoch ist wie der Mindestdruck der Direkteinspritzung, können verschiedene Vorzüge einer Hochdrucksaugrohreinspritzung erreicht werden. Zum Beispiel kann Kraftstoff über ein Saugrohr mit einem hohen Druck eingespritzt werden, ohne Schwebstoffprobleme hervorzurufen, die mit einer Direkteinspritzung verbunden sind. Außerdem können kleinere Kraftstoffmengen/-volumen über ein Saugrohr genauer eingespritzt werden, wenn eine Direkteinspritzung der gleichen Menge durch die Impulsbreite oder den dynamischen Bereich des Kraftstoffdirekteinspritzers begrenzt ist. Insgesamt wird die Effizienz der Kraftstoffeinspritzung verbessert und Fehler bei der Kraftstoffzufuhr werden verringert, wodurch die Leistungsfähigkeit des Motors verbessert wird.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung ausführlicher beschrieben werden. Dies bedeutet aber nicht, dass entscheidende oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands herausgehoben werden, da dessen Umfang einzig durch die Ansprüche definiert wird, die nach der detaillierten Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf die Umsetzungen beschränkt, welche die oben oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung erwähnten Nachteile beheben.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Zylinders eines Verbrennungsmotors schematisch dar.
2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform eines Kraftstoffsystems schematisch dar, das für eine mechanisch geregelte Hochdrucksaugrohreinspritzung und eine mechanisch geregelte Hochdruckdirekteinspritzung konfiguriert ist, die beide in dem Motor aus 1 verwendet werden können.
3 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Hochdruckpumpe dar, die einen konstanten Hochdruck in einer Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung und einen variablen Hochdruck in einer Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung bereitstellt.
4 zeigt beispielhafte Kraftstoffeinspritzprofile, die über das Kraftstoffsystem der 2 während eines Kaltstartbetriebs eines Verbrennungsmotors angewandt werden können.
5 stellt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Auswählen zwischen einer Hochdrucksaugrohreinspritzung und einer Hochdruckdirekteinspritzung dar, wobei das Verfahren eine Ladungskühlung bereitstellt, um ein Zylinderklopfen zu beheben.
6 zeigt eine beispielhafte Einstellung einer Kraftstoffeinspritzung mithilfe einer Hochdrucksaugrohreinspritzung und einer Hochdruckdirekteinspritzung, um ein Zylinderklopfen gemäß der vorliegenden Offenbarung zu beheben.
Detaillierte Beschreibung
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung stellt Informationen hinsichtlich einer Hochdruckkraftstoffpumpe und eines Systems zum mechanischen Regeln des Drucks in Kraftstoffverteilerleitungen sowohl für eine Saugrohreinspritzung als auch eine Direkteinspritzung bereit. Eine beispielhafte Ausführungsform eines Zylinders in einem Verbrennungsmotor wird in 1 gegeben, während 2 ein Kraftstoffsystem darstellt, das in einem Verbrennungsmotor der 1 verwendet werden kann. Die Hochdruckpumpe mit mechanischer Druckregelung und zugehörigen Kraftstoffsystemkomponenten, die in 2 im Detail gezeigt werden, ermöglich, dass die Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung mit einem Druck betrieben werden kann, der höher ist, als der standardmäßige Druck einer Saugpumpe, während gleichzeitig ermöglicht wird, dass die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung in einem variablen Hochdruckbereich betrieben werden kann. Ein Verfahren zum Auswählen der Kraftstoffeinspritzmodi und zum Regeln der Drücke mindestens in der Verteilerleitung der Direkteinspritzung wird unter Bezugnahme auf 3 gezeigt. Die Saugrohreinspritzung kann zum Beispiel bei einem Kaltstart aufgrund des begrenzten dynamischen Bereichs der Hochdruckdirekteinspritzer bei diesen Bedingungen verwendet werden, wie in 4 gezeigt wird. Außerdem kann, wie in 5 gezeigt wird, zum Abmildern eines Klopfens eine Kraftstoffeinspritzung zwischen der Hochdrucksaugrohreinspritzung und der Hochdruckdirekteinspritzung eingestellt werden, die auf den Anforderungen für eine Ladungskühlung beruht, um Probleme zu beheben, die mit dem dynamischen Bereich des Direkteinspritzers bei verschiedenen Betriebsbedingungen in Zusammenhang stehen. Eine beispielhafte Einstellung einer Kraftstoffeinspritzung wird in 6 gezeigt.
In Bezug auf die in dieser detaillierten Beschreibung durchgehend verwendet wird, kann eine Hochdruckpumpe oder Direkteinspritzpumpe als DI-Pumpe (Direct Injection pump) oder als eine HP-Pumpe (High Pressure pump) abgekürzt werden. Auf ähnliche Weise kann eine Niedrigdruckpumpe oder Saugpumpe als eine LP-Pumpe (Low Pressure pump) abgekürzt werden. Eine Saugrohreinspritzung kann als PFI (Port Fuel Injection) abgekürzt werden, während Direkteinspritzung als DI (Direct Injection) abgekürzt werden kann. Ein Druck in einer Kraftstoffverteilerleitung oder der Wert des Drucks in einer Kraftstoffverteilerleitung kann als FRP (Fuel Rail Pressure) abgekürzt werden. Auf das mechanisch betriebene Eingangsrückschlagventil zum Steuern des Kraftstoffstroms in die HP-Pumpe kann als Überströmventil Bezug genommen werden. Wie weiter unten ausführlicher erörtert wird, kann auf eine HP-Pumpe, die auf einer mechanischen Druckregulierung ohne die Verwendung eines elektronisch gesteuerten Eingangsventils beruht, als eine mechanisch gesteuerte HP-Pumpe oder eine HP-Pumpe mit mechanisch reguliertem Druck Bezug genommen werden. Mechanisch gesteuerte HP-Pumpen können, obwohl sie keine elektronisch gesteuerten Eingangsventile zum Regulieren des gepumpten Kraftstoffvolumens verwenden, aufgrund einer elektronischen Auswahl einen oder mehrere diskrete Drücke bereitstellen.
1 stellt ein Beispiel einer Brennkammer oder eines Zylinders eines Verbrennungsmotors 10 dar. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, zu dem eine Steuereinheit 12 gehört, und mithilfe einer Eingabeeinheit 132 durch einen Fahrzeugbenutzer 130 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel gehören zur Eingabeeinheit 132 ein Gaspedal und ein Pedalwertgeber 134 für das Erzeugen eines proportionalen Pedalwertsignals PP. Zu dem Zylinder (hier auch als „Brennkammer“ bezeichnet) 14 des Motors 10 können Brennkammerwände 136 und ein darin angeordneter Kolben 138 gehören. Der Kolben 138 kann mit der Kurbelwelle 140 so verbunden sein, dass die Hubkolbenbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad des Personenfahrzeugs verbunden sein. Außerdem kann ein (nicht gezeigter) Anlasser über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 verbunden sein, um ein Anlassen des Motors 10 zu ermöglichen.
Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über einer Reihe von Ansaugluftleitungen 142, 144 und 146 erhalten. Die Ansaugluftleitung 146 kann außer mit dem Zylinder 14 auch mit anderen Zylindern des Motors 10 in Verbindung stehen. Bei einigen Beispielen können eine oder mehrere der Ansaugleitungen eine Druckerhöhungsvorrichtung wie zum Beispiel einen Turbolader oder einen Auflader aufweisen. 1 zeigt zum Beispiel den Motor 10, der mit einem Turbolader einschließlich eines Kompressors 174, der zwischen den Ansaugleitungen 142 und 144 angeordnet ist, und einer Abgasturbine 176 konfiguriert ist, die entlang der Abgasleitung 148 angeordnet ist. Der Kompressor 174 kann mindestens teilweise über eine Welle 180 der Abgasturbine 176 angetrieben werden, wobei die Druckerhöhungsvorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. Bei anderen Beispielen, in welchem dem Motor 10 zum Beispiel ein Auflader bereitgestellt wird, kann die Abgasturbine 176 jedoch optional weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch einen mechanischen Eingang von einem Elektromotor oder dem Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Eine Drosselklappe 162, die eine Drosselklappenplatte 164 aufweist, kann in einer Ansaugleitung des Verbrennungsmotors bereitgestellt werden, um die Strömungsgeschwindigkeit und/oder den Druck der Ansaugluft zu variieren, die den Motorzylindern bereitgestellt wird. Die Drosselklappe 162 kann zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, nachgeschaltet zum Kompressor 174 angebracht sein, oder sie kann alternativ vorgeschaltet vor den Kompressor 174 bereitgestellt werden.
Die Abgasleitung 148 kann außer von dem Zylinder 14 auch von anderen Zylindern des Motors 10 Abgase erhalten. Wie gezeigt, ist mit der Abgasleitung 148 ein Abgassensor 128 verbunden, der vor eine Emissionssteuervorrichtung 178 vorgelagert ist. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, die eine Anzeige des Verhältnisses von Abgas zu Luft/Kraftstoff bereitstellen wie zum Beispiel eine lineare Lambdasonde oder Breitbandlambdasonde (Universal or wide-range Exhaust Gas Oxygen, UEGO), eine (dargestellte) bistabile Lambdasonde oder Finger-Lambdasonde (Exhaust Gas Oxygen, EGO), eine beheizte Lambdasonde (Heated EGO, HEGO), eine NOx-, HC- oder CO-Sonde. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (Three Way Catalyst, TWC) eine NO_x-Falle, eine unterschiedliche andere Emissionssteuervorrichtung oder eine Kombination davon sein.
Zu jedem Zylinder des Motors 10 können ein oder mehrere Ansaugventile und/oder ein oder mehrere Abgasventile gehören. Der Zylinder 14 wird zum Beispiel einschließlich mindestens eines Ansaugtellerventils 150 und mindestens eines Abgastellerventils 156 gezeigt, die in dem oberen Bereich des Zylinders 14 angebracht sind. Bei einigen Beispielen können zu jedem Zylinder des Motors 10 einschließlich des Zylinders 14 mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Abgastellerventile gehören, die in dem oberen Bereich des Zylinders angebracht sind.
Das Ansaugventil 150 kann durch die Steuereinheit 12 über ein Betätigungselement 152 gesteuert werden. Auf ähnliche Weise kann das Abgasventil 156 durch die Steuereinheit 12 über ein Betätigungselement 154 gesteuert werden. Während einiger Bedingungen kann die Steuereinheit 12 die Signale variieren, die den Betätigungselementen 152 und 154 bereitgestellt werden, um das Öffnen und das Schließen der jeweiligen Ansaug- und Abgasventile zu steuern. Die Stellungen des Ansaugventils 150 und des Abgasventils 156 können von den jeweiligen (nicht gezeigten) Ventilpositionsgebern ermittelt werden. Die Betätigungselemente der Ventile können eine Art von elektrischen Betätigungselementen für Ventile oder eine Art von Nockenwellenbetätigungselementen oder eine Kombination davon sein. Die Zeitabläufe für die Ansaug- und Abgasventile können gleichzeitig gesteuert werden oder es kann eine Möglichkeit aus einer variablen Einlassnockenwellensteuerung, einer variablen Abgasnockenwellensteuerung, einer doppelt unabhängigen variablen Nockenwellensteuerung oder einer festen Nockenwellensteuerung verwendet werden. Jedes Nockenwellenbetätigungssystem kann eine oder mehre Nocken aufweisen und es kann eine oder mehrere Systeme für eine Nockenwellenprofilverstellung (Cam Profile Switching, CPS), eine variable Nockenwellensteuerung (Variable Cam Timing, VCT), eine variable Ventilsteuerung (Variable Valve Timing, VVT) und/oder einen variablen Ventilhub (Variable Valve Lift, VVL) verwenden, die von der Steuereinheit 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Zum Beispiel können zu dem Zylinder 14 alternativ ein Ansaugventil, das über ein elektrisches Ventilbetätigungselement gesteuert wird, und ein Abgasventil gehören, das über ein Nockenwellenbetätigungselement einschließlich CPS und/oder VCT gesteuert wird. Bei weiteren Beispielen können die Ansaug- und Abgasventile mithilfe eines gemeinsamen Ventilbetätigungselements oder -betätigungssystems oder eines variablen Betätigungselements oder Betätigungssystems für Ventilsteuerungen gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, welches das Volumenverhältnis ist, wenn der Kolben 138 am unteren Totpunkt und am oberen Totpunkt ist. Bei einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. Bei einigen Beispielen, bei denen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch größer sein. Dies kann zum Beispiel vorkommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer größeren verborgenen Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch vergrößert werden, wenn eine Direkteinspritzung wegen ihrer Wirkung auf das Motorklopfen verwendet wird.
Bei einigen Beispielen kann zu jedem Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 gehören, um die Verbrennung auszulösen. Das Zündsystem 190 kann bei ausgewählten Betriebsmodi als Reaktion auf ein Zündzeitpunktsignal (Spark Advance signal, SA-Signal) von der Steuereinheit 12 mithilfe der Zündkerze 192 einen Zündfunken in dem Brennraum 14 bereitstellen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie zum Beispiel, wenn der Motor 10 eine Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch eine Kraftstoffeinspritzung auslöst, wie es bei einigen Dieselmotoren der Fall sein kann.
Bei einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzern konfiguriert sein, die ihnen den Kraftstoff bereitstellen. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel wird ein Zylinder 14 gezeigt, der zwei Kraftstoffeinspritzer 166 und 170 aufweist. Die Kraftstoffeinspritzer 166 und 170 können konfiguriert sein, um einen Kraftstoff zuzuführen, der von dem Kraftstoffsystem 8 empfangen wurde. Wie in Bezug auf die 2 und 3 erläutert wird, kann das Kraftstoffsystem 8 ein oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteilerleitungen umfassen. Ein Kraftstoffeinspritzer 166 wird gezeigt, der direkt mit dem Zylinder 14 so verbunden ist, dass er den Kraftstoff in Proportion zu der Pulsbreite eines Signals FPW-1 direkt in den Zylinder einspritzt, wobei er das Signal von der Steuereinheit 12 über einen elektronischen Treiber 168 erhalten hat. Auf diese Weise stellt der Kraftstoffeinspritzer 166 bereit, was als direktes Einspritzen des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist (was nachfolgend als „DI“ (Direct Injection = Direkteinspritzung) bezeichnet wird). Obwohl 1 einen Einspritzer 166 zeigt, der auf einer Seite des Zylinders 14 angebracht ist, kann er alternativ über dem Kolben wie zum Beispiel in der Nähe der Zündkerze 192 angebracht werden. Wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, kann diese Position das Mischen und die Verbrennung aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis verbessern. Alternativ kann der Einspritzer über dem und in der Nähe des Ansaugventils angebracht werden, um das Mischen zu verbessern. Der Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzer 166 aus einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und in eine Kraftstoffverteilerleitung zugeführt werden. Der Kraftstofftank kann außerdem einen Druckwandler aufweisen, welcher der Steuereinheit 12 ein Signal bereitstellt.
Der Kraftstoffeinspritzer 170 ist, wie gezeigt, in der Ansaugleitung 146 anstatt in dem Zylinder 14 angeordnet, wobei diese Konfiguration bereitstellt, was als eine Saugrohreinspritzung des Kraftstoffs (auf die nachfolgend als Port Fuel Injection „PFI“ Bezug genommen wird) in das dem Zylinder 14 vorgeschaltete Saugrohr bekannt ist. Der Kraftstoffeinspritzer 170 kann den von dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff in Proportion zu der Impulsbreite eines Signals FPW-2 einspritzen, das er von der Steuereinheit 12 über einen elektronischen Treiber 171 erhalten hat. Es ist zu beachten, dass entweder ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann, oder dass, wie dargestellt, mehrere Treiber zum Beispiel der Treiber 168 für den Kraftstoffeinspritzer 166 und der Treiber 171 für den Kraftstoffeinspritzer 170 verwendet werden können.
Bei einem alternativen Beispiel kann jeder der Kraftstoffeinspritzer 166 und 170 als Kraftstoffdirekteinspritzer konfiguriert sein, um den Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 einzuspritzen. Bei einem weiteren Beispiel kann jeder der Kraftstoffeinspritzer 166 und 170 als Kraftstoffsaugrohreinspritzer konfiguriert sein, um den Kraftstoff vorgeschaltet vor das Ansaugventil 150 einzuspritzen. Bei weiteren Beispielen kann der Zylinder 14 nur einen einzigen Kraftstoffeinspritzer umfassen, der konfiguriert ist, verschiedene Kraftstoffe von dem Kraftstoffsystem in variierenden relativen Mengen als ein Kraftstoffgemisch zu empfangen, und der außerdem konfiguriert ist, dieses Kraftstoffgemisch als Kraftstoffeinspritzer direkt in den Zylinder oder als ein Kraftstoffsaugrohreinspritzer vorgeschaltet vor die Ansaugventile einzuspritzen. Von daher ist es selbstverständlich, dass die hier beschriebenen Kraftstoffsystems nicht auf spezielle Kraftstoffeinspritzerkonfigurationen beschränkt sind, die hier als Beispiele beschrieben werden.
Während eines einzigen Zyklus des Zylinders kann der Kraftstoff durch beide Einspritzer dem Zylinder zugeführt werden. Jedem Zylinder kann zum Beispiel ein Anteil der gesamten Kraftstoffeinspritzmenge bereitgestellt werden, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird. Außerdem kann die Verteilung und/oder die relative Menge des von jedem Einspritzer bereitgestellten Kraftstoffs in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen wie zum Beispiel einer Motorlast einem Klopfen und der Abgastemperatur variieren, wie dies zum Beispiel hier weiter unten beschrieben wird.. Der über ein Saugrohr eingespritzte Kraftstoff kann bei einem Ereignis mit offenem Ansaugventil, bei einem Ereignis mit geschlossenem Ansaugventil (z.B. im Wesentlichen vor dem Ansaugtakt) sowie einem Betrieb sowohl bei einem offenen als auch einem geschlossenen Ansaugventil zugeführt werden. Auf ähnliche Weise kann der direkt eingespritzte Kraftstoff während eines Ansaugtakts sowie zum Beispiel teilweise während eines vorangehenden Ausstoßtakts, während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. Von daher kann der eingespritzte Kraftstoff selbst bei einem einzigen Verbrennungsereignis zu verschiedenen Zeitpunkten eingespritzt von dem Saugrohreinspritzer und dem Direkteinspritzer werden. Darüber hinaus können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus ausgeführt werden. Die Mehrfacheinspritzungen können während des Verdichtungstakts, des Ansaugtakts oder einer geeigneten Kombination davon ausgeführt werden.
Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Von daher kann jeder Zylinder auf ähnliche Weise einen eigenen Satz an Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzer(n), eine Zündkerze usw. umfassen. Es ist selbstverständlich, dass der Verbrennungsmotor 10 jede geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder umfassen kann. Außerdem kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen beschriebenen Komponenten umfassen, die in 1 in Bezug auf den Zylinder 14 dargestellt sind.
Die Kraftstoffeinspritzer 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dazu können Unterschiede bei der Größe gehören, wobei ein Einspritzer zum Beispiel eine größere Einspritzöffnung aufweisen kann als der andere. Zu weiteren Unterschieden gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, unterschiedliche Einspritzwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Zielbereiche, unterschiedliche Einspritzzeitpunkte, unterschiedliche Einspritzeigenschaften, unterschiedliche Positionen usw. Des Weiteren können abhängig von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzern 166 und 170 verschiedene Effekte erreicht werden.
Die Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe von verschiedenen Kraftstoffarten enthalten, wie zum Beispiel Kraftstoffe mit unterschiedlichen Qualitäten und Unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können verschiedene Alkoholgehalte, verschiedene Wassergehalte, verschiedene Oktanzahlen, verschiedene Verdampfungswärmen, verschiedene Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen davon usw. umfassen. Ein Beispiel von Kraftstoffen mit verschiedenen Verdampfungswärmen könnte Benzin als eine erste Kraftstoffart mit einer niedrigeren Verdampfungswärme und Ethanol als eine zweite Kraftstoffart mit einer höheren Verdampfungswärme umfassen. Bei einem weiteren Beispiel kann der Verbrennungsmotor Benzin als eine erste Kraftstoffart und eine alkoholenthaltenden Kraftstoffmischung als eine zweite Kraftstoffart verwenden wie zum Beispiel E85 (was aus ungefähr 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht) oder M85 (was aus ungefähr 85 % Methanol und 15 % Benzin besteht). Weitere technisch machbare Substanzen umfassen Wasser, Methanol, eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Methanol und Wasser, eine Mischung von Alkoholen usw.
Bei einem weiteren Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholmischungen mit einer variierenden Alkoholzusammensetzung sein, wobei die erste Kraftstoffart eine Benzin-Alkohol-Mischung mit einer niedrigeren Alkoholkonzentration wie zum Beispiel E10 (was ungefähr 10 % Ethanol enthält) sein kann, während die zweite Kraftstoffart eine Benzin-Alkohol-Mischung mit einer höheren Alkoholkonzentration wie zum Beispiel E85 (was ungefähr 85 % Ethanol enthält) sein kann. Außerdem können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch in anderen Kraftstoffqualitäten unterscheiden wie zum Beispiel einer Temperaturdifferenz, einer Viskosität, einer Oktanzahl usw. Darüber hinaus können die Kraftstoffeigenschaften von einem oder beiden Kraftstofftanks häufig variieren zum Beispiel aufgrund täglicher Variationen beim Auffüllen der Tanks.
Die Steuereinheit 12 wird in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, zu dem eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingabe/Ausgabe-Anschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als nichtflüchtiger Nur-Lese-Speicherchip 110 zum Speichern von ausführbaren Befehlen gezeigt wird, ein Direktzugriffsspeicher 112, ein batteriebetriebener Speicher 114 und ein Datenbus gehören. Die Steuereinheit 12 kann von den Sensoren, die an den Motor 10 angeschlossen sind, zusätzlich zu den oben erörterten Signalen verschiedene Signale empfangen, zu denen Messungen des zugeführten Luftmassendurchflusses (Mass Air Flow, MAF) mit dem Luftmassensensor 122, die Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature, ECT) von dem an den Kühlschlauch 118 angeschlossenen Temperatursensor 116, ein Zündabnehmerprofilsignal (Profile Ignition Pickup signal, PIP-Signal) von dem Hall-Sensor 120 oder einem anderen Sensor, der an die Kurbelwelle 140 angeschlossen ist, die Drosselklappenstellung (Throttle Position, TP) von einem Drosselklappenpositionsgeber und ein absolutes Saugrohrdrucksignal (MAnifold Pressure signal, MAP-Signal) von dem Sensor 124 gehören. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann von der Steuereinheit 12 aus dem PIP-Signal erzeugt werden. Das Saugrohrdrucksignal, MAP, von einem Saugrohrdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige eines Vakuums oder eines Drucks in dem Ansaugkrümmer anzuzeigen.
2 stellt eine beispielhafte Ausführungsform 200 eines Kraftstoffsystems wie zum Beispiel des Kraftstoffsystems 8 aus 1 schematisch dar. Das Kraftstoffsystem 200 kann betrieben werden, um einem Verbrennungsmotor wie zum Beispiel dem Verbrennungsmotor 10 aus 1 Kraftstoff zuzuführen. Das Kraftstoffsystem 200 kann durch eine Steuereinheit beschrieben werden, um einige oder alle in Bezug auf die Prozessabläufe aus 4 beschriebenen Vorgänge auszuführen.
Das Kraftstoffsystem 200 umfasst einen Kraftstoffaufbewahrungstank 210 zum Aufbewahren des Kraftstoffs im Fahrzeug, eine Niedrigdruckkraftstoffpumpe (Lower Pressure fuel Pump, LPP) 212 (auf die hier auch als Saugpumpe 212 Bezug genommen wird) und eine Hochdruckkraftstoffpumpe (Higher Pressure fuel Pump, HPP) 214 (auf die hier auch als Kraftstoffeinspritzpumpe 214 Bezug genommen wird). Der Kraftstoff kann über einen Kraftstoffeinfüllstutzen 204 in den Kraftstofftank 210 eingefüllt werden. Bei einem Beispiel kann die LPP 212 eine elektrisch angetriebene Niedrigdruckkraftstoffpumpe sein, die zumindest teilweise in dem Kraftstofftank 210 angeordnet ist. Die LPP 212 kann durch eine Steuereinheit 222 (z.B. die Steuereinheit 12 aus 1) betrieben werden, um den Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 218 zu der HPP 214 zu leiten. Die LPP 212 kann so konfiguriert sein, wie auf eine Kraftstoffsaugpumpe Bezug genommen werden kann. Bei einem Beispiel kann die LPP 212 eine Turbinenpumpe (z.B. eine Kreiselpumpe) sein, die einen elektrischen (z.B. Gleichstrom-)Pumpenmotor umfasst, wobei die Druckzunahme über der Pumpe und/oder die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit durch die Pumpe gesteuert werden kann, indem der elektrische Strom variiert wird, der dem Pumpenmotor bereitgestellt wird, wodurch die Motordrehzahl vergrößert oder verkleinert wird. Wenn die Steuereinheit zum Beispiel den elektrischen Strom verringert, welcher der Saugpumpe 212 bereitgestellt wird, kann die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Druckzunahme über die Saugpumpe verringert werden. Die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Druckzunahme über die Pumpe können vergrößert werden, indem der elektrische Strom vergrößert wird, welche der Saugpumpe 212 bereitgestellt wird. Bei einem Beispiel kann der elektrische Strom, der an den Niedrigdruckpumpenmotor geliefert wird, von einer Lichtmaschine oder einer anderen (nicht gezeigten) Energiespeichervorrichtung in dem Fahrzeug erhalten werden, wobei das Steuersystem die elektrische Last steuern kann, die verwendet wird um die Niedrigdruckpumpe mit Strom zu versorgen. Somit kann durch das Variieren der Spannung und/oder des Stroms, die der Niedrigdruckkraftstoffpumpe bereitgestellt werden, die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck des Kraftstoffs eingestellt werden, der an dem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe 214 bereitgestellt wird.
Die LPP 212 kann in einer Strömungsverbindung mit einem Filter 217 stehen, der kleine in dem Kraftstoff enthaltene Unreinheiten entfernen kann, die unter Umständen die Kraftstoffhandhabungskomponenten beschädigen könnten. Ein Rückschlagventil 213, das die Kraftstoffzufuhr erleichtern und den Druck in einer Kraftstoffleitung aufrechterhalten kann, kann strömungstechnisch vorgeschaltet vor den Filter 217 angebracht sein. Dadurch, dass das Rückschlagventil 213 vorgeschaltet zu dem Filter 217 angebracht ist, kann die Nachgiebigkeit der Niedrigdruckleitung 218 verbessert werden, da der Filter ein physisch großes Volumen aufweisen kann. Außerdem kann ein Druckentlastungsventil 219 eingesetzt werden, um den Kraftstoffdruck in der Niedrigdruckleitung 218 (z.B. dem Ausgang der Saugpumpe 212) zu begrenzen. Das Entlastungsventil 219 kann einen Kugel-und-Feder-Mechanismus umfassen, der zum Beispiel bei einer festgelegten Druckdifferenz seinen Sitz einnimmt und abdichtet. Der Druckdifferenzsollwert, bei dem das Entlastungsventil 219 zum Öffnen konfiguriert ist, kann verschiedene geeignete Werte annehmen; bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Sollwert bei 6,4 Bar oder 5 Bar (g) liegen. Eine Öffnung 223 kann verwendet werden, um dem Luft- und/oder Kraftstoffdampf zu erlauben, aus der Saugpumpe 212 zu entweichen. Dieses Entweichen bei 223 kann auch verwendet werden, um eine Strahlpumpe anzutreiben, die verwendet wird, um Kraftstoff von einer Stelle in dem Tank 210 an eine andere Stelle zu leiten. Bei einem Beispiel kann ein (nicht gezeigtes) Öffnungsrückschlagventil in Reihe mit der Öffnung 223 angebracht werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 8 ein oder mehrere (z.B. eine Reihe) von Rückschlagventilen umfassen, die in einer Strömungsverbindung mit der Niedrigdruckkraftstoffpumpe 212 stehen, um zu verhindern, dass Kraftstoff in einem Aufwärtsstrom zurück vor die Ventile entweicht. In diesem Zusammenhang bezieht sich ein Aufwärtsstrom auf einen Kraftstoffstrom, der von den Kraftstoffverteilerleitungen 250, 260 in Richtung auf die LPP 212 fließt, während sich ein Abwärtsstrom auf eine nominale Kraftstoffstromrichtung von der LPP in Richtung auf die HPP 214 und weiter zu den Kraftstoffverteilerleitungen bezieht.
Der durch die LPP 212 angesaugte Kraftstoff kann mit einem niedrigeren Druck in eine Kraftstoffleitung 218 geleitet werden, die zu einem Eingang 203 der HPP 214 führt. Die HPP 214 kann dann den Kraftstoff in eine erste Kraftstoffverteilerleitung 250 zuführen, die mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzern einer ersten Gruppe von Direkteinspritzern 252 (auf die hier auch als eine erste Einspritzergruppe Bezug genommen wird) verbunden ist. Der durch die LPP 212 angesaugte Kraftstoff kann auch in eine zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 zugeführt werden, die mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzern einer zweiten Gruppe von Direkteinspritzern 262 (auf die hier auch als eine zweite Einspritzergruppe Bezug genommen wird) verbunden ist. Wie weiter unten erläutert wird, kann die HPP 214 betrieben werden, um den Druck des sowohl in die erste als auch in die zweite Kraftstoffverteilerleitung zugeführten Kraftstoffs über den Saugpumpendruck anzuheben, wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung, die mit der Direkteinspritzergruppe verbunden ist, mit einem variablen Hochdruck betrieben wird, während die zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit der Saugrohreinspritzergruppe verbunden ist, mit einem konstanten Hochdruck betrieben wird. Infolgedessen können eine Hochdrucksaugrohreinspritzung und eine Hochdruckdirekteinspritzung ermöglicht werden. Die Hochdruckkraftstoffpumpe ist nachgeschaltet zu der Niedrigdrucksaugpumpe angebracht, ohne dass eine zusätzliche Pumpe zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und der Niedrigdrucksaugpumpe angeordnet ist.
Obwohl sowohl die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 als auch die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 so gezeigt werden, dass sie jeweils vier Kraftstoffeinspritzer der entsprechenden Einspritzergruppe 252, 262 versorgen, ist es selbstverständlich, dass jede Kraftstoffverteilerleitung 250, 260 eine zweckmäßige Anzahl von Kraftstoffeinspritzern mit Kraftstoff versorgen kann. Bei einem Beispiel kann die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 einen Kraftstoffeinspritzer der ersten Einspritzergruppe 252 für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff versorgen, während die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 einen Kraftstoffeinspritzer der zweiten Einspritzergruppe 252 für jeden Zylinder des Verbrennungsmotors mit Kraftstoff versorgen kann. Die Steuereinheit 222 kann individuell jeden der Saugrohreinspritzer 262 über einen Saugrohreinspritztreiber 237 betätigen und sie kann jeden der Direkteinspritzer 252 über einen Direkteinspritztreiber 238 betätigen. Die Steuereinheit 222, die Treiber 237, 238 und andere geeignete Motorsystemsteuereinheiten können ein Steuersystem umfassen. Obwohl die Treiber 237, 238 außerhalb der Steuereinheit 222 gezeigt werden, ist es selbstverständlich, dass bei weiteren Beispielen die Steuereinheit 222 die Treiber 237, 238 umfassen kann oder dass sie konfiguriert sein kann, die Funktionalität der Treiber 237, 238 bereitzustellen. Die Steuereinheit 222 kann zusätzliche, nicht gezeigte Komponenten umfassen, wie diejenigen die in der Steuereinheit 12 aus 1 enthalten sind.
Die HPP 214 kann eine motorgetriebene Druckpumpe sein. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann die HPP 214 eine Bosch Hochdruckpumpe HDP5 sein, die ein magnetventilaktiviertes Regelventil (z.B. einen Kraftstoffvolumenregler, ein Magnetventil usw.) 236 verwendet, um das effektive Pumpenvolumen von jedem Pumpentakt zu variieren. Das Ausgangsrückschlagventil der HPP wird mechanisch und nicht elektronisch durch eine externe Steuereinheit gesteuert. Die HPP 214 kann durch den Verbrennungsmotor mechanisch angetrieben werden im Gegensatz zu der motorgetriebenen LPP 212. Die HPP 214 umfasst einen Pumpenkolben 228, eine Pumpenverdichtungskammer 205 (auf die hier auch als Verdichtungskammer Bezug genommen wird) und einen Schrittraum 227. Der Pumpenkolben 228 empfängt über die Nocke 230 eine mechanische Eingabe von der Motorkurbelwelle oder der Nockenwelle, wodurch die HPP gemäß den Prinzipien einer nockengetriebenen Einzylinderpumpe betrieben wird. Ein (in 2 nicht gezeigter) Sensor kann in der Nähe der Nocke 230 angebracht werden, um eine Ermittlung der Winkelstellung der Nocke (zwischen 0 und 360 Grad) zu ermöglichen, die an die Steuereinheit 222 weitergegeben wird.
Das Kraftstoffsystem 200 kann optional außerdem einen Druckspeicher 215 umfassen. Wenn vorhanden, kann der Druckspeicher 215 nachgeschaltet zu der Niedrigdruckkraftstoffpumpe 212 und vorgeschaltet zu der Hochdruckkraftstoffpumpe 214 angebracht werden und er kann konfiguriert sein, um ein Kraftstoffvolumen zu enthalten, welches das Maß der Kraftstoffdruckzunahme oder -abnahme zwischen den Kraftstoffpumpen 212 und 214 verringert. Der Druckspeicher 215 kann zum Beispiel, wie gezeigt, in die Kraftstoffleitung 218 oder in eine Überbrückungsleitung 211 eingebunden sein, welche die Kraftstoffleitung 218 mit dem Schrittraum 227 der HPP 214 verbindet. Das Volumen des Druckspeichers 215 kann so bemessen sein, dass der Verbrennungsmotor bei Leerlaufbedingungen für einen vorbestimmten Zeitraum zwischen Betriebsintervallen der Niedrigdruckkraftstoffpumpe 212 betrieben werden kann. Der Druckspeicher 215 kann zum Beispiel so bemessen sein, dass, wenn der Verbrennungsmotor im Leerlauf ist, es ein oder mehrere Minuten dauert, bis der Druckspeicher auf einen Füllstand entleert wurde, bei dem die Hochdruckkraftstoffpumpe 214 nicht mehr in der Lage ist, einen ausreichend hohen Kraftstoffdruck für die Kraftstoffeinspritzer 252, 262 aufrechtzuerhalten. Der Druckspeicher 215 kann somit einen periodischen Betriebsmodus (oder gepulsten Modus) der Niedrigdruckkraftstoffpumpe 212 ermöglichen. Durch das Verringern der Frequenz des LPP-Betriebs wird der Stromverbrauch verringert. Bei weiteren Ausführungsformen kann der Druckspeicher 215 inhärent in der Abfolge des Kraftstofffilters 217 und der Kraftstoffleitung 218 vorhanden sein und somit nicht als ein eigenständiges Element vorhanden sein.
Ein Kraftstoffdrucksensor 231 für die Saugpumpe kann entlang der Kraftstoffleitung 218 zwischen der Saugpumpe 212 und der Hochdruckkraftstoffpumpe 214 platziert sein. Bei dieser Konfiguration können Messdaten des Sensors 231 als Anzeige des Kraftstoffdrucks der Saugpumpe 212 (z.B. des Ausgangskraftstoffdrucks der Saugpumpe) und/oder des Eingangsdrucks der Hochdruckkraftstoffpumpe interpretiert werden. Die Messdaten des Sensors 231 können so verwendet werden, dass ein Zugriff auf den Betrieb verschiedener Komponenten in dem Kraftstoffsystem 200 erlangt wird, um zu ermitteln, ob ein ausreichender Kraftstoffdruck für die Hochdruckkraftstoffpumpe 214 bereitgestellt wird, sodass die Hochdruckkraftstoffpumpe einen flüssigen Kraftstoff und keinen Kraftstoffdampf aufnimmt und, um den durchschnittlichen elektrischen Strom zu verringern, mit dem die Saugpumpe 212 versorgt wird. Obwohl der Kraftstoffdrucksensor 231 für die Saugpumpe in einer Position nachgeschaltet zum Druckspeicher 215 gezeigt wird, kann der Sensor bei weiteren Ausführungsformen vorgeschaltet zum Druckspeicher sein.
Die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 umfasst einen Drucksensor für die erste Kraftstoffverteilerleitung 248, um für die Steuereinheit 222 eine Anzeige des Drucks in der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung bereitzustellen. Auf ähnliche Weise umfasst die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 einen Drucksensor für die zweite Kraftstoffverteilerleitung 258, um für die Steuereinheit 222 eine Anzeige des Drucks in der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung bereitzustellen. Ein Motordrehzahlsensor 233 kann verwendet werden, um eine Anzeige der Motordrehzahl für die Steuereinheit 222 bereitzustellen. Diese Anzeige der Motordrehzahl kann verwendet werden, um die Drehzahl der Hochdruckkraftstoffpumpe 214 zu erkennen, da die Pumpe 214 von dem Verbrennungsmotor 202 zum Beispiel über die Kurbelwelle oder die Nockenwelle mechanisch angetrieben wird.
Die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 ist über die Kraftstoffleitung 278 mit einem Ausgang 208 der HPP 214 verbunden. Im Vergleich dazu ist die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 über die Kraftstoffleitung 288 mit einem Eingang 203 der HPP 214 verbunden. Ein Rückschlagventil und ein Druckentlastungsventil können zwischen dem Ausgang 208 der HPP 214 und der ersten Kraftstoffverteilerleitung angebracht sein. Außerdem kann das Druckentlastungsventil 272, das parallel zum Rückschlagventil 274 in der Überbrückungsleitung 279 angeordnet ist, den Druck in der Kraftstoffleitung 278 nachgeschaltet zur HPP 214 und vorgeschaltet zur ersten Kraftstoffverteilerleitung 250 begrenzen. Das Druckentlastungsventil 272 kann zum Beispiel den Druck in der Kraftstoffleitung 278 auf 200 Bar begrenzen. Von daher kann das Druckentlastungsventil 272 den Druck begrenzen, der andernfalls in der Kraftstoffleitung 278 erzeugt würde, wenn das Regelventil 236 (absichtlich oder unabsichtlich) offen wäre und während die Hochdruckkraftstoffpumpe 214 am Pumpen wäre.
Ein oder mehrere Rückschlagventile und Druckentlastungsventile können auch nachgeschaltet zur LPP 212 und vorgeschaltet zur HPP 214 mit der Kraftstoffleitung 218 verbunden sein. Das Rückschlagventil 234 kann zum Beispiel in der Kraftstoffleitung 218 bereitgestellt werden, um einen Kraftstoffrückfluss von der Hochdruckpumpe 214 zur Niedrigdruckpumpe 212 und dem Kraftstofftank 210 zu verringern oder zu vermeiden. Außerdem kann das Druckentlastungsventil 232 in einer Überbrückungsleitung bereitgestellt werden, die parallel zu dem Rückschlagventil 234 angebracht ist. Das Druckentlastungsventil 232 kann den Druck auf seiner linken Seite auf einen Wert begrenzen, der 10 Bar höher ist als der Druck am Sensor 231.
Die Steuereinheit 222 kann konfiguriert sein, um den Kraftstoffstrom in die HPP 214 durch das Regelventil 236 zu regeln, indem das Magnetventil (aufgrund der Magnetventilkonfiguration) synchron mit der Antriebsnocke aktiviert oder deaktiviert wird. Folglich kann das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 in einem ersten Modus betrieben werden, bei dem das Ventil 236 in dem HPP-Eingang 203 angebracht ist, um die Kraftstoffmenge zu begrenzen (z.B. zu blockieren), die durch das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 fließt. Das zu der Kraftstoffverteilerleitung 250 geleitete Volumen kann abhängig von dem Zeitablauf der Magnetventilbetätigung variieren. Das Magnetventil kann auch in einem zweiten Modus betrieben werden, bei dem das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 tatsächlich deaktiviert ist, und der Kraftstoff vorgeschaltet und nachgeschaltet zu dem Ventil in und aus der HPP 214 fließen kann.
Von daher kann das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 konfiguriert sein, um die Masse (oder das Volumen) des Kraftstoffs zu regeln, der in der Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung verdichtet wird. Bei einem Beispiel kann die Steuereinheit 222 einen Schließzeitpunkt des Magnetrückschlagventils zur Drucksteuerung anpassen, um die verdichtete Kraftstoffmasse zu regeln. Zum Beispiel kann ein spätes Schließen des Druckregelventils die Menge der Kraftstoffmasse verringern, die in die Verdichtungskammer 205 aufgenommen wird. Der Zeitablauf des Öffnens und Schließens des durch das Magnetventil aktivierten Regelventils kann in Bezug auf die Taktabläufe der Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung koordiniert werden.
Das Druckentlastungsventil 232 erlaubt einen Kraftstoffstrom aus dem durch das Magnetventil aktivierten Regelventil 236 zu der LPP 212, wenn der Druck zwischen dem Druckentlastungsventil 232 und dem durch das Magnetventil aktivierten Regelventil 236 größer als ein vorbestimmter Druck (z.B. 10 Bar) ist. Wenn das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 deaktiviert (z.B. nicht elektrisch aktiviert) ist, wird das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil in einem Durchlassmodus betrieben und das Druckentlastungsventil 232 regelt den Druck in der Verdichtungskammer 205 auf den einzigen Druckentlastungssollwert des Druckentlastungsventils 232 (z.B. 10 Bar über dem Druck am Sensor 231). Das Regeln des Drucks in der Verdichtungskammer 205 erlaubt, dass sich von der Kolbenspitze zum Kolbenfuß eine Druckdifferenz bildet. Der Druck im Schrittraum 227 ist gleich dem Druck des Ausgangs der Niedrigdruckpumpe (z.B. 5 Bar), während der Druck an der Kolbenspitze gleich dem Druck des Druckentlastungsventils (z.B. 15 Bar) ist. Die Druckdifferenz erlaubt es dem Kraftstoff, von der Kolbenspitze durch den Abstand zwischen dem Kolben und der Pumpenzylinderwand zum Kolbenfuß zu sickern, wodurch die HPP 214 geschmiert wird.
Der Kolben 228 bewegt sich auf und ab. Die HPP 214 ist in einem Verdichtungstakt, wenn sich der Kolben 228 in einer Richtung bewegt, die das Volumen der Verdichtungskammer 205 verringert. Die HPP 214 ist in einem Ansaugtakt, wenn sich der Kolben 228 in einer Richtung bewegt, die das Volumen der Verdichtungskammer 205 vergrößert.
Ein Ausgangsrückschlagventil für einen Vorwärtsstrom 274 kann nachgeschaltet zu einem Ausgang 208 der Verdichtungskammer 205 eingebunden werden. Das Ausgangsrückschlagventil 274 öffnet sich, um Kraftstoff zu erlauben, nur dann von einem Hochdruckpumpenausgang 208 in eine Kraftstoffverteilerleitung zu strömen, wenn ein Druck am Ausgang der Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung 214 (z.B. ein Ausgangsdruck der Verdichtungskammer) größer ist als der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung. Somit kann die Steuereinheit 222 bei Bedingungen, bei denen der Betrieb der Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung nicht angefordert wird, das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 deaktivieren und das Druckentlastungsventil 232 regelt den Druck in der Verdichtungskammer 205 während eines Großteils des Verdichtungstakts auf einen einzigen im Wesentlichen konstanten Druck. Bei dem Ansaugtakt fällt der Druck in der Verdichtungskammer 205 auf einen Druck, der nahe bei dem Druck der Saugpumpe (212) liegt. Die Schmierung der DI-Pumpe 214 kann auftreten, wenn der Druck in der Verdichtungskammer 205 den Druck in dem Schrittraum 227 überschreitet. Diese Druckdifferenzen können auch zum Schmieren der Pumpe beitragen, wenn die Steuereinheit 222 das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 deaktiviert. Ein Ergebnis dieses Regelverfahrens ist, dass die Kraftstoffverteilerleitung auf einen Mindestdruck geregelt wird, der ungefähr der Druckentlastung des Druckentlastungsventils 232 entspricht. Wenn das Druckentlastungsventil 232 eine Druckentlastungseinstellung von 10 Bar aufweist, geht folglich der Kraftstoffverteilerleitungsdruck auf 15 Bar, da diese 10 Bar zu den 5 Bar der Saugpumpe addiert werden. Insbesondere der Kraftstoffdruck n der Verdichtungskammer 205 wird während des Verdichtungstakts der Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung 214 geregelt. Somit wird zumindest während des Verdichtungstakts der Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung 214 eine Schmierung für die Pumpe bereitgestellt. Wenn die Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung in einen Ansaugtakt eintritt, kann der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer verringert werden, während noch ein gewisses Maß an Schmierung bereitgestellt wird, solange die Druckdifferenz beibehalten wird. Ein weiteres Druckentlastungsventil 272 kann parallel zu dem Rückschlagventil 274 angebracht sein. Das Druckentlastungsventil 272 erlaubt einen Kraftstoffstrom aus der DI-Kraftstoffverteilerleitung 250 zu dem Pumpenausgang 208, wenn der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung größer als ein vorbestimmter Druck ist.
Wenn sich die Kraftstoffpumpe der Direkteinspritzung hin- und herbewegt, stellt der Kraftstoffstrom zwischen dem Kolben und der Öffnung daher eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Pumpe sicher.
Die Saugpumpe kann stoßartig in einem gepulsten Modus betrieben werden, wobei der Saugpumpenbetrieb aufgrund eines Drucks eingestellt wird, der an dem Ausgang der Saugpumpe und dem Eingang der Hochdruckpumpe geschätzt wird. Insbesondere als Reaktion auf ein Abfallen des Eingangsdrucks der Hochdruckpumpe unter einen Kraftstoffdampfdruck kann die Saugpumpe betrieben werden, bis der Eingangsdruck auf oder über dem Kraftstoffdampfdruck liegt. Dies verringert das Risiko, dass die Hochdruckkraftstoffpumpe Kraftstoffdämpfe (anstatt des Kraftstoffs) aufnimmt und nachfolgender Ereignisse eines Motorabsterbens.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Hochdruckpumpe 214 in 2 als ein anschauliches Beispiel einer möglichen Konfiguration für eine Hochdruckpumpe dargestellt wird. Die in 2 gezeigten Komponenten können entfernt und/oder ersetzt werden, während zusätzliche, hier nicht gezeigte Komponenten zu der Pumpe 214 hinzugefügt werden können, wobei die Fähigkeit beibehalten wird, Kraftstoff unter hohem Druck an eine Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung und an eine Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung zu leiten.
Das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil 236 kann auch betrieben werden, um dem Kraftstoffrückfluss von der Hochdruckpumpe entweder an das Druckentlastungsventil 232 oder den Druckspeicher 215 zu leiten. Das Regelventil 236 kann zum Beispiel betrieben werden, um einen Kraftstoffdruck in dem Druckspeicher 215 für eine spätere Verwendung zu erzeugen und zu speichern. Eine Verwendung des Druckspeichers 215 ist es, einen Kraftstoffvolumenstrom zu absorbieren, der von dem Öffnen des Druckentlastungsventils 232 herrührt. Der Druckspeicher 227 bezieht den Kraftstoff, wenn sich das Rückschlagventil 234 während des Ansaugtakts der Pumpe 214 öffnet. Eine weitere Verwendung des Druckspeichers 215 ist es, die Volumenänderungen in dem Schrittraum 227 zu absorbieren/aufzunehmen. Eine weitere Verwendung des Druckspeichers 215 ist es, einen periodischen Betrieb der Saugpumpe 212 zu erlauben, um gegenüber dem kontinuierlichen Betrieb eine Verringerung des durchschnittlichen Versorgungsstroms der Pumpe zu erreichen.
Obwohl die erste Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung 250 mit dem Ausgang 208 der HPP 214 (und nicht mit dem Eingang der HPP 214) verbunden ist, ist die zweite Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung 260 mit dem Eingang 203 der HPP 214 (und nicht mit dem Ausgang der HPP 214) verbunden. Obwohl hier Eingänge, Ausgänge und ähnliche Elemente in Bezug auf die Verdichtungskammer 205 beschrieben werden, ist es selbstverständlich, dass nur eine einzige Leitung in die Verdichtungskammer 205 vorhanden sein kann. Die einzige Leitung kann als Eingang und als Ausgang dienen. Die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 ist insbesondere mit dem HPP-Eingang 203 an einer Stelle verbunden, die vorgeschaltet zu dem durch das Magnetventil aktivierten Regelventil 236 und nachgeschaltet zum Rückschlagventil 234 und zum Druckentlastungsventil 232 ist. Außerdem muss keine zusätzliche Pumpe zwischen der Saugpumpe 212 und der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung 260 erforderlich sein. Wie weiter unten erläutert wird, ermöglicht die spezifische Konfiguration des Kraftstoffsystems, bei der die Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung über ein Druckentlastungsventil und ein Rückschlagventil mit dem Eingang der Hochdruckpumpe verbunden ist, dass der Druck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung über die Hochdruckpumpe auf einen konstanten standardmäßigen Druck angehoben wird, der über dem standardmäßigen Druck der Saugpumpe liegt. Dies bedeutet, dass der konstante Hochdruck in der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung von der Hochdruckkolbenpumpe abgeleitet wird.
Wenn sich die Hochdruckpumpe 214 nicht hin- und herbewegt wie zum Beispiel beim Hochfahren vor dem Starten, erlaubt das Rückschlagventil 244, dass die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit 5 Bar gefüllt wird. Da die Verdrängung in der Pumpenkammer aufgrund der Aufwärtsbewegung des Kolbens kleiner wird, strömt der Kraftstoff in eine von zwei Richtungen. Wenn das Überströmventil 236 geschlossen wird, fließt der Kraftstoff in die Hochdruckkraftstoffverteilerleitung 250. Wenn das Überströmventil 236 geöffnet wird, fließt der Kraftstoff entweder in die Niedrigdruckkraftstoffverteilerleitung 260 oder durch das Druckentlastungsventil 232. Auf diese Weise wird die Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben, um den Kraftstoff mit einem variablen Hochdruck (wie zum Beispiel zwischen 15 und 200 Bar) über die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 an die Kraftstoffdirekteinspritzer 252 zu leiten, während der Kraftstoff auch mit einem konstanten Hochdruck (wie zum Beispiel mit 15 Bar) über die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 an die Kraftstoffsaugrohreinspritzer 262 geleitet wird. Der variable Druck kann einen Mindestdruck umfassen, der gleich dem konstanten Druck (wie in dem System der 2) ist. Bei der in 2 gezeigten Konfiguration ist der Druck der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung der Gleiche wie der Mindestdruck für die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung, wobei beide größer sind als der standardmäßige Druck der Saugpumpe. Hierbei wird die Kraftstoffzufuhr von der Hochdruckpumpe über das vorgeschaltete (durch das Magnetventil aktivierte) Regelventil und außerdem über die verschiedenen Rückschlagventile und Druckentlastungsventile gesteuert, die mit dem Eingang der Hochdruckpumpe verbunden sind. Durch ein Einstellen des durch das Magnetventil aktivierte Regelventils wird der Kraftstoffdruck in der ersten Kraftstoffverteilerleitung von dem konstanten Druck auf den variablen Druck angehoben, während in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung der konstante Druck beibehalten wird. Die Ventile 244 und 242 wirken gemeinsam, um die Niedrigdruckkraftstoffverteilerleitung 260 während des Pumpenansaugtakts auf einem Druck von 15 Bar zu halten. Das Druckentlastungsventil 242 begrenzt einfach den Druck, der sich in der Kraftstoffverteilerleitung 250 aufgrund der thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs aufbaut. Eine typische Druckentlastungseinstellung kann bei 20 Bar liegen.
Die Steuereinheit 12 kann auch den Betrieb von jeder der Kraftstoffpumpen 212 und 214 steuern, um eine Menge, einen Druck, eine Strömungsgeschwindigkeit usw. eines dem Motor zugeführten Kraftstoffs einzustellen. Bei einem Beispiel kann die Steuereinheit 12 eine Druckeinstellung, eine Pumpentaktmenge, einen Befehl für den Pumpenarbeitszyklus und/oder eine Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit der Kraftstoffpumpen variieren, um an verschiedenen Stellen des Kraftstoffsystems Kraftstoff zuzuführen. Ein (nicht gezeigter) Treiber, der mit der Steuereinheit 222 elektronisch verbunden ist, kann so verwendet werden, um ein Steuersignal, wie angefordert, an die Niedrigdruckpumpe zu senden, um den Ausgang (z. B. die Drehzahl) der Niedrigdruckpumpe einzustellen.
Nun auf die 3 bezugnehmend wird jetzt ein beispielhafter Prozess 300 zum Betreiben einer Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe gezeigt, die Kraftstoff unter Hochdruck sowohl in eine Kraftstoffverteilerleitung, die mit Saugrohreinspritzern verbunden ist, als auch in eine Kraftstoffverteilerleitung leitet, die mit Direkteinspritzern verbunden ist. Das Verfahren erlaubt, dass die Saugrohreinspritzer mit einem konstanten Hochdruck betrieben werden, während die Direkteinspritzer mit einem variablen Hochdruck betrieben werden. Das Verfahren erlaubt auch, dass die Hochdrucksaugrohreinspritzung verwendet werden kann, um einem Motorzylinder Kraftstoff unter Bedingungen zuzuführen, bei denen die Kraftstoffzufuhr über die Direkteinspritzer begrenzt ist wie zum Beispiel aufgrund einer Notwendigkeit von sehr kleinen Direkteinspritzimpulsbreiten.
In 302 kann ermittelt werden, ob Motorkaltstartbedingungen vorliegen. Bei einem Beispiel können die Motorkaltstartbedingungen bestätigt werden, wenn die Motortemperatur unter einem Schwellenwert liegt, die Abgaskatalysatortemperatur unter einer Aktivierungstemperatur liegt, die Umgebungstemperatur unter einem Schwellenwert liegt und/oder eine Schwellenwertdauer nach einem vorangehenden Motorabschaltereignis abgelaufen ist. Wenn die Kaltstartbedingungen bestätigt werden, umfasst der Prozess in 304 während der Motorkaltstartbedingungen für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Motorstart ein Betreiben der Hochdruckpumpe zum Einspritzen des Kraftstoffs mit einem konstanten Druck über das Saugrohr, wobei der Kraftstoff während eines Ereignisses mit geschlossenem Ansaugventil über das Saugrohr eingespritzt wird. Die PFI weist allgemein weniger Schwebstoffemissionen auf als die DI und es ist somit günstiger, eine PFI während der Kaltstartbedingungen zu verwenden, bei denen die Schwebstoffemissionen am schlechtesten sind. Dies bedeutet, dass während des Kaltstarts der Kraftstoff dem Motor für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nicht über eine Direkteinspritzung zugeführt werden kann. Gleichzeitig kann die Druckausgabe der Hochdruckkraftstoffpumpe während des Kaltstarts aufgrund von Ventildichtungsgrenzen nicht erhöht werden. Durch das Verschieben der Kraftstoffzufuhr während dieser Kaltstartbedingungen auf eine Hochdrucksaugrohreinspritzung kann der Kraftstoff bei jeder Einspritzung zugeführt werden, indem der Saugrohreinspritzer verwendet wird, und mithilfe des konstanten Drucks in der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung kann eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung ermöglicht werden. Folglich wird die Leistungsfähigkeit des Motors hinsichtlich der Schwebstoffemission beim Kaltstart verbessert. Beispielhafte Kraftstoffeinspritzprofile für Kaltstarts werden unten unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
4 zeigt für einen gegebenen Motorzylinder eine Abbildung 400 einer Ventilsteuerung und einer Kolbenposition in Bezug auf eine Verbrennungsmotorposition. Während der Motor bei einem Motorstart gekurbelt wird, kann die Motorsteuereinheit so konfiguriert sein, dass ein Kraftstoffeinspritzprofil für den Kraftstoff eingestellt wird, der dem Zylinder zugeführt wird. Insbesondere kann der Kraftstoff während eines Motorkaltstarts mit einem ersten Profil zugeführt werden, wenn die Kraftstoffzufuhr über die Direkteinspritzer durch die Impulsbreite begrenzt ist. Im Vergleich dazu kann der Kraftstoff während eines Motorwarmstarts mit einem zweiten Profil zugeführt werden, wenn die Kraftstoffzufuhr über die Direkteinspritzer nicht durch die Impulsbreite begrenzt ist. Die Kraftstoffeinspritzung kann nach dem Starten des Motors von dem ersten Profil auf das zweite Profil wechseln. Das erste Kraftstoffeinspritzprofil kann eine Hochdrucksaugrohreinspritzung nutzen, die über die Hochdruckpumpe erzeugt wird, um eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung bereitzustellen, während das zweite Kraftstoffeinspritzprofil eine Hochdruckdirekteinspritzung nutzen kann, die auch über die Hochdruckpumpe erzeugt wird, um eine ausreichende Kraftstoffzerstäubung bereitzustellen.
Die Abbildung 400 stellt eine Motorposition entlang der X-Achse in Grad Kurbelwinkel (Crank Angle Degrees, CAD) dar. Die Kurve 408 stellt Kolbenpositionen (entlang der X-Achse) dar in Bezug auf ihre Stellung gegenüber dem oberen Totpunkt (Top Dead Center, TDC) und/oder gegenüber dem unteren Totpunkt (Bottom Dead Center, BDC) und außerdem in Bezug auf ihre Stellung innerhalb der vier Takte (Ansaugen, Verdichten, Arbeiten, Ausstoßen) eines Motorzyklus. Wie durch die sinusförmige Kurve 408 angezeigt wird, bewegt sich ein Kolben gleichförmig vom TDC nach unten und erreicht am BDC am Ende des Arbeitstakts die Talsohle. Der Kolben kehrt dann am Ende des Ausstoßtakts zurück nach oben zum TDC. Der Kolben bewegt sich danach während des Ansaugtakts wieder nach unten zum BDC und kehrt am Ende des Verdichtungstakts zu seiner ursprünglichen oberen Position am TDC zurück.
Die Kurven 402 und 404 stellen Ventilzeitabläufe für ein Auslassventil (gestrichelte Kurve 402) und ein Ansaugventil (ausgezogenen Kurve 404) während eines normalen Motorbetriebs dar. Wie dargestellt, kann ein Auslassventil geöffnet werden, wenn der Kolben am Ende des Arbeitstakts seine Talsohle erreicht. Das Auslassventil kann danach, wenn der Kolben den Ausstoßtakt beendet, geschlossen werden und mindestens so lange offenbleiben, bis ein nachfolgender Ansaugtakt begonnen wurde. In der gleichen Weise kann ein Ansaugventil am oder nach dem Beginn eines Ansaugtakts geöffnet werden und mindestens offenbleiben, bis ein nachfolgender Verdichtungstakt begonnen wurde.
Als eine Folge der Zeitunterschiede zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Ansaugventils können für einen kurzen Zeitraum vor dem Ende des Ausstoßtakts und nach dem Beginn des Ansaugtakts sowohl das Ansaugventil als auch das Auslassventil geöffnet sein. Auf diesen Zeitraum, während dem beide Ventile geöffnet sein können, wird als eine positive Ansaug- zu Auslassventilüberschneidung 406 (oder einfach als eine positive Ventilüberschneidung) Bezug genommen, die als ein schraffierter Bereich an dem Schnittpunkt der Kurven 402 und 404 dargestellt wird. Bei einem Beispiel kann die positive Ansaug- zu Auslassventilüberschneidung 406 eine standardmäßige Nockenwellenstellung des Motors sein, die während eines Motorkaltstarts vorliegt.
Die Kurve 410 zeigt ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzprofil, das während eines Motorkaltstarts in einem Motorsystem verwendet werden kann, das für eine Hochdrucksaugrohreinspritzung und eine Hochdruckdirekteinspritzung des Kraftstoffs über eine Hochdruckpumpe ausgelegt ist. Das Profil 410 kann verwendet werden, um die Kraftstoffzerstäubung zu verbessern und eine Menge an Schwebstoffemissionen (Particulate Matter emissions, PM-Emissionen) der Motorstartabgase zu verringern, ohne die Motorverbrennungsstabilität zu beeinträchtigen. Wie hier erläutert wird, kann das Einspritzprofil 410 für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Motorkaltstart nur mit der Saugrohreinspritzung und ohne eine Direkteinspritzung des Kraftstoffs ausgeführt werden. Bei alternativen Beispielen kann jedoch das Kraftstoffeinspritzprofil für Kaltstarts einen größeren Anteil an über ein Saugrohr eingespritztem Kraftstoff und einen kleineren Anteil an direkt eingespritztem Kraftstoff umfassen.
Das Kraftstoffeinspritzprofil 410 kann während einer ersten Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Motorstart verwendet werden. Bei einem Beispiel kann das Kraftstoffeinspritzprofil 410 nur für das erste Verbrennungsereignis nach einem Motorkaltstart oder nach einem extremen Motorkaltstart verwendet werden. Eine Motorsteuereinheit ist konfiguriert, um die Hochdruckpumpe so zu betreiben, dass die gesamte Kraftstoffmenge dem Zylinder als eine einzige Hochdrucksaugrohreinspritzung P1 bereitgestellt wird, was als ein schraffierter Block dargestellt wird. Die Saugrohreinspritzung kann zu einem ersten Zeitpunkt CAD1 ausgeführt werden, der eine Saugrohreinspritzung während eines Ereignisses mit geschlossenem Ansaugventil (das heißt, während des Ausstoßtakts) umfasst.
Bei dem Kraftstoffeinspritzprofil 410 wird kein Kraftstoff als eine Hochdruckdirekteinspritzung zugeführt. Dies beruht darauf, dass die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung während der Kaltstartbedingungen druckbegrenzt ist. Gleichzeitig kann der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung aufgrund der Einspritzerdichtungsgrenzen nicht durch ein Erhöhen des Betriebs der Hochdruckkraftstoffpumpe weiter angehoben werden. Während einer extremen Kälte können die DI-Einspritzerdichtungen nicht mit dem höchsten Druck abgedichtet werden, und daher muss der Einspritzdruck begrenzt werden. Während dieser Bedingungen wird die Kraftstoffzerstäubung vorteilhaft bereitgestellt, indem die Hochdrucksaugrohreinspritzung verwendet wird. Außerdem erlaubt die Hochdrucksaugrohreinspritzung, dass die angeforderte Kraftstoffmasse zugeführt wird, ohne Schwebstoffemissionsprobleme hervorzurufen, wie es bei der Hochdruckdirekteinspritzung zu erwarten ist.
Zusätzlich zu der Kraftstoffzufuhr als eine einzige Hochdruckkraftstoffsaugrohreinspritzung kann ein Zündzeitpunkt angepasst werden. Der Zündzeitpunkt kann zum Beispiel während einer reinen Saugrohreinspritzung (wie bei S1 gezeigt) in Richtung auf das MBT vorverlegt werden, wenn der Motor bei extrem kalten Temperaturen gestartet wird. Bei einem Beispiel kann der Zündzeitpunkt S1 (ausgefüllter Balken) auf 12 Grad vor dem TDC eingestellt werden.
Die Kurve 420 zeigt ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzprofil, das während eines Motorwarmstarts in einem Motorsystem verwendet werden kann, das für eine Hochdrucksaugrohreinspritzung und eine Hochdruckdirekteinspritzung des Kraftstoffs über eine Hochdruckpumpe ausgelegt ist. Das Profil 420 kann verwendet werden, um die Kraftstoffzerstäubung zu verbessern. Das Einspritzprofil 420 kann für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Motorwarmstart nur mit der Direkteinspritzung und ohne eine Saugrohreinspritzung des Kraftstoffs ausgeführt werden. Bei alternativen Beispielen kann jedoch das Kraftstoffeinspritzprofil für Warmstarts einen größeren Anteil an direkt eingespritztem Kraftstoff und einen kleineren Anteil an über ein Saugrohr eingespritztem Kraftstoff umfassen.
Das Kraftstoffeinspritzprofil 420 kann während einer zweiten Anzahl von Verbrennungsereignissen nach einem Motorwarmstart verwendet werden, wobei die zweite Anzahl von Verbrennungsereignissen größer ist als die erste Anzahl von Verbrennungsereignissen, bei denen das Kraftstoffeinspritzprofil 410 bei einem Kaltstart angewandt wird. Bei einem Beispiel kann das Kraftstoffeinspritzprofil 420 nur für das erste Verbrennungsereignis nach dem Motorwarmstart verwendet werden. Eine Motorsteuereinheit ist konfiguriert, um die Hochdruckpumpe so zu betreiben, dass die gesamte Kraftstoffmenge dem Zylinder als mehrere Hochdruckdirekteinspritzungen D1, D2 bereitgestellt wird, was als ein diagonal gestreifter Block dargestellt wird. Obwohl das dargestellte Beispiel zeigt, dass ein Kraftstoff in zwei Hochdruckdirekteinspritzungen eingespritzt wird, kann der Kraftstoff bei alternativen Beispielen als eine größere Anzahl von Direkteinspritzungen zugeführt werden. Die Direkteinspritzungen können als eine erste Ansaugtakteinspritzung D1 bei CAD11 und eine zweite Verdichtungstakteinspritzung D2 bei CAD12 ausgeführt werden. Bei dem dargestellten Beispiel sind die mehreren Hochdruckdirekteinspritzungen asymmetrisch mit einer größeren Menge der gesamten zugeführten Kraftstoffmasse in der ersten Ansaugtakteinspritzung und einer kleineren Menge der gesamten zugeführten Kraftstoffmasse in der zweiten Verdichtungstakteinspritzung. Dies ist jedoch nicht als einschränkend zu verstehen. Bei alternativen Beispielen kann eine größere Menge der gesamten Kraftstoffmasse in der zweiten Verdichtungstakteinspritzung zugeführt werden. Darüber hinaus können die Einspritzungen symmetrisch sein, wobei die Gesamtmenge des Kraftstoffs als mehrere Einspritzungen mit einer festen Menge zugeführt wird.
Bei dem Kraftstoffeinspritzprofil 420 wird kein Kraftstoff als eine Hochdrucksaugrohreinspritzung zugeführt. Dies beruht darauf, dass der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung während der Warmstartbedingungen ausreichend hoch ist. Während dieser Bedingungen kann die Kraftstoffzerstäubung bereitgestellt, indem die Hochdruckdirekteinspritzung verwendet wird.
Zusätzlich zu der Kraftstoffzufuhr als mehrere Hochdruckdirekteinspritzungen des Kraftstoffs kann ein Zündzeitpunkt angepasst werden. Der Zündzeitpunkt kann zum Beispiel während einer reinen Direkteinspritzung (wie bei S2 gezeigt) gegenüber dem MBT verzögert werden, wenn der Motor warm neu gestartet wird. Bei einem Beispiel kann der Zündzeitpunkt S2 (ausgefüllter Balken) auf den BDC eingestellt werden.
Zurückkehrend zu 3 kann die Steuereinheit die Kraftstoffzufuhr (bei 304) an den Motor während des Kaltstarts für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen fortsetzen, bis der Motor sich ausreichend aufgewärmt hat. Der Kraftstoff kann zum Beispiel nur über ein Saugrohr eingespritzt werden, bis die Abgaskatalysatortemperatur höher ist als eine Aktivierungstemperatur. Alternativ kann der Kraftstoff nur über ein Saugrohr eingespritzt werden, bis eine Schwellenwertanzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Kaltstart ausgeführt wurde. Nachdem die Anzahl von Verbrennungsereignissen ausgeführt wurde, kann die Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben werden, um während des Kaltstarts Kraftstoff mit einem variablen Druck über eine oder mehrere Ansaugtakt- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen direkt in den Motor einzuspritzen. Der Kraftstoff kann zum Beispiel als mehrfache Ansaugtakteinspritzungen und/oder Verdichtungstakteinspritzungen zugeführt werden.
Wenn die Motorkaltstartbedingungen nicht bestätigt werden (das heißt, dass der Motorstart ein Warmstart ist) oder nachdem der Motor sich ausreichend aufgewärmt hat, geht der Prozess zu 306, wo die Motorbetriebsbedingungen einschließlich der Motordrehzahl, der Drehmomentnachfrage, des MAP, des MAF usw. geschätzt und/oder gemessen werden. Danach kann in 308 aufgrund der geschätzten Betriebsbedingungen ein Kraftstoffeinspritzprofil ermittelt werden. Dies kann zum Beispiel eine Kraftstoffmenge (auf die auch als Kraftstoffmasse Bezug genommen wird), die dem Motor aufgrund der ermittelten Motorbetriebsbedingungen zuzuführen ist, sowie einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und ein Kraftstoffteilungsverhältnis umfassen. Das Kraftstoffteilungsverhältnis kann das Verhältnis der gesamten Kraftstoffmasse umfassen, die einem Motorzylinder über eine Direkteinspritzung im Verhältnis zu einer Saugrohreinspritzung zuzuführen ist. Das Kraftstoffteilungsverhältnis kann auch umfassen, ob die gesamte Kraftstoffmenge als eine einzige oder mehrere (Saugrohr- oder Direkt-)Einspritzungen pro Kraftstoffeinspritzzyklus zuzuführen ist. Das Kraftstoffeinspritzprofil kann außerdem einen Kraftstoffeinspritzdruck und eine Kraftstoffeinspritzimpulsbreite für jede Einspritzung von den Saugrohr- und Direkteinspritzern umfassen.
Wenn eine Direkteinspritzung des Kraftstoffs angefordert wird, umfasst der Prozess in 310 aufgrund des ermittelten Kraftstoffeinspritzprofils ein Anpassen der Druckeinstellung für die Kraftstoffverteilerleitung mit variablem Hochdruck, die mit den Direkteinspritzern verbunden ist. Der Druck der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung kann zum Beispiel vergrößert werden, wenn die Druckeinstellung eines angeforderten Direkteinspritzereignisses zunimmt.
In 312 kann ermittelt werden, ob Begrenzungen für das Kühlen einer Zylinderladung vorliegen. Es kann zum Beispiel ermittelt werden, ob als Reaktion auf ein Zylinderklopfereignis ein Kühlen einer Ladung erforderlich ist. Obwohl bei diesem Beispiel eine Kühlungsgrenze für eine Zylinderladung verwendet wird, kann jede andere DI-Kraftstoffbegrenzung verwendet werden. Wenn eine Kühlung der Zylinderladung erforderlich ist und die Anforderung der Ladungskühlung größer ist, als sie von den Direkteinspritzern unter den aktuellen Betriebsbedingungen zugeführt werden kann, kann eine Begrenzung der Ladungskühlung bestätigt werden. Wenn eine Kühlung der Zylinderladung bei Niedriglastbedingungen erforderlich ist, können die Direkteinspritzer bei einem Beispiel durch die Impulsbreite begrenzt sein und nicht in der Lage sein, die gewünschte Ladung bereitzustellen. Insbesondere während dieser Bedingungen kann der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung größer als erforderlich sein und demzufolge kann sogar ein kleiner Direkteinspritzimpuls zu einer Kraftstoffanreicherung führen. Von daher kann der Druck der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung nicht verringert werden, ohne eine Kraftstoffeinspritzung auszuführen. Bei einem weiteren Beispiel können die Hochdruckdirekteinspritzer bei Bedingungen mit hoher Motordrehzahl und hoher Motorlast nicht genügend Zeit aufweisen und die angeforderte Ladungskühlung bereitzustellen.
Wenn die angeforderte Ladungskühlung aufgrund einer nicht ausreichenden Zeit für die Direkteinspritzung nicht durch die Kraftstoffdirekteinspritzer bereitgestellt werden kann, kann eine Begrenzung der Ladungskühlung bestätigt werden. Folglich umfasst der Prozess in 316 ein Deaktivieren der Kraftstoffzufuhr über die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung mit variablem Hochdruck und stattdessen ein Zuführen der angeforderten Ladungskühlung nur über die Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung mit konstantem Hochdruck. Die 5 und 6 erläutern eine beispielhafte Zufuhr einer Kraftstoffmasse zur Ladungskühlung für ein Abschwächen des Klopfens nur über eine variable Hochdruckdirekteinspritzung während einiger Klopfbedingungen und nur über eine konstante Hochdrucksaugrohreinspritzung während anderer Klopfbedingungen.
Wenn eine Begrenzung der Ladungskühlung nicht bestätigt wird, geht der Prozess zu 314, um zu ermitteln, ob die Schadstoffemissionen (PM-Emissionen) des Motors begrenzt sind. Bei einem Beispiel können die PM-Emissionen des Motors während der Bedingungen begrenzt sein, bei denen eine PM-Emissionsbelastung durch den Motor bereits hoch ist. Bei einem weiteren Beispiel können die PM-Emissionen des Motors während der Bedingungen begrenzt sein, bei denen eine Kraftstoffdirekteinspritzung eine große Menge an PM-Emissionen erzeugt wie zum Beispiel während eines Motorkaltstarts. Wenn die PM-Emissionen des Motors begrenzt sind, geht der Prozess zurück zu 316, um die Kraftstoffzufuhr über die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung mit variablem Hochdruck zu deaktivieren und stattdessen die angeforderte Kraftstoffmasse nur über die Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung mit konstantem Hochdruck zuzuführen. Durch das Verwenden der PFI können die Schwebstoffemissionen aufgrund einer guten Kraftstoff-Luft-Gemischzubereitung verbessert werden, während die Vorzüge der DI bei hohen Lasten entstehen. Bei einem Beispiel kann ein Verhältnis von zwei Einspritzmodi (das heißt ein Verhältnis von DI und PFI) verwendet werden.
Wenn in 312, 314 keine Begrenzungen für Ladungskühlungen und PM-Emissionen bestätigt werden, betreibt der Prozess in 318 die Hochdruckkraftstoffpumpe, um die angeforderte Kraftstoffmasse über die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung mit variablem Hochdruck und/oder die Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung mit konstantem Hochdruck so zuzuführen, wie in 308 ermittelt wurde. Bei einem Beispiel kann ein Anteil des angeforderten Kraftstoffs als Hochdrucksaugrohreinspritzung zugeführt werden, während der verbleibende Anteil als eine oder mehrere Hochdruckdirekteinspritzungen zugeführt werden kann. Die eine oder mehreren Hochdruckdirekteinspritzungen können eine oder mehrere Hochdruckansaugtakteinspritzungen, eine oder mehrere Hochdruckverdichtungstakteinspritzungen oder eine Kombination davon umfassen.
Auf diese Weise wird ein Kraftstoffsystemverfahren bereitgestellt, bei dem eine Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben wird, um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank mit einem variablen Druck in eine erste Kraftstoffverteilerleitung zuzuführen, die mit den Direkteinspritzern verbunden ist, und als Reaktion auf eine Direkteinspritzanforderung, die niedriger als ein Schwellenwert ist, wird die Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben, um die angeforderte Kraftstoffmasse über Saugrohreinspritzer zuzuführen. Hierbei umfasst das Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe für das Zuführen der angeforderten Kraftstoffmasse über die Saugrohreinspritzer ein Zuführen der angeforderten Kraftstoffmasse mit einem konstanten Druck in eine zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit den Kraftstoffsaugrohreinspritzern verbunden ist, wobei die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit einem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist und wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung mit einem Ausgang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist. Der Schwellenwert kann auf dem variablen Druck in der ersten Kraftstoffverteilerleitung beruhen. Der Schwellenwert kann zum Beispiel verringert werden, wenn der variable Druck in der ersten Kraftstoffverteilerleitung anwächst. Das Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff über die Saugrohreinspritzer umfasst ein Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe, ohne dass eine Niedrigdrucksaugpumpe betrieben wird, die zwischen die Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstofftank eingebunden ist. Bei einem weiteren Beispiel wird der Kraftstoff als Reaktion auf eine Kraftstoffmassenanforderung, die größer als eine Einspritzerimpulsbreite sowohl der Kraftstoffdirekteinspritzer als auch der Kraftstoffsaugrohreinspritzer ist, über die Hochdruckkraftstoffpumpe in die zweite Kraftstoffverteilerleitung zugeführt. Die Kraftstoffmassenanforderung, die größer als eine Einspritzerimpulsbreite ist, kann eine Anforderung für eine Abgasanreicherung umfassen.
Bei einem weiteren Beispiel wird ein Kraftstoffsystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: eine erste Kraftstoffverteilerleitung, die mit einem Direkteinspritzer verbunden ist; eine zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit einem Saugrohreinspritzer verbunden ist; eine mechanische Hochdruckkraftstoffpumpe, die Kraftstoff sowohl in die erste als auch in die zweite Kraftstoffverteilerleitung zuführt, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe keine elektrische Verbindung mit einer Steuereinheit aufweist, wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung mit einem Ausgang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist, wobei die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit einem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist; ein durch ein Magnetventil aktiviertes Regelventil, das vorgeschaltet zu dem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe ist und den Druck des Kraftstoffs variiert, welcher in die erste Kraftstoffverteilerleitung zugeführt wird; und ein mechanisches Druckentlastungsventil, das vorgeschaltet zu der Hochdruckkraftstoffpumpe zwischen das Regelventil und die zweite Kraftstoffverteilerleitung eingebunden ist, wobei das Druckentlastungsventil konfiguriert ist, einen konstanten Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung beizubehalten. Das System umfasst außerdem eine Niedrigdrucksaugpumpe, die zwischen einem Kraftstofftank und der Hochdruckkraftstoffpumpe eingebunden ist, wobei das mechanische Druckentlastungsventil konfiguriert ist, den konstanten Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung mithilfe eines Kraftstoffrückflusses von der Hochdruckkraftstoffpumpe über einem standardmäßigen Druck der Saugpumpe beizubehalten. Während einer Kaltstartbedingung wird die Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Motorstart betrieben, um während eines Ereignisses mit geschlossenem Ansaugventil Kraftstoff mit einem konstanten Druck über das Saugrohr einzuspritzen. Nach dieser Anzahl von Verbrennungsereignissen wird die Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben, um Kraftstoff mit einem variablen Druck über eine oder mehrere Ansaugtakt- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen direkt einzuspritzen. Hierbei wird die Hochdruckkraftstoffpumpe nicht elektronisch gesteuert und die Hochdruckkraftstoffpumpe ist nachgeschaltet zu der Niedrigdrucksaugpumpe ohne intervenierende Kraftstoffpumpen angeordnet.
Nun auf die 5 bezugnehmend wird jetzt ein beispielhafter Prozess 500 zum Anpassen der Kraftstoffeinspritzung von einer Kraftstoffverteilerleitung einer Hochdrucksaugrohreinspritzung und einer Kraftstoffverteilerleitung einer Hochdruckdirekteinspritzung als Reaktion auf Indizien für ein Klopfen gezeigt. Das Verfahren erlaubt, dass die Eigenschaften zur Ladungskühlung einer Hochdrucksaugrohreinspritzung bei Bedingungen erlaubt werden, bei denen eine Ladungskühlung durch eine Hochdruckdirekteinspritzung eingeschränkt ist.
In 502 umfasst der Prozess ein Bestätigen der Indizien für ein Klopfen. Bei einem Beispiel kann ein Zylinderklopfereignis aufgrund der Ausgabe eines Klopfsensors bestätigt werden, wobei ein Klopffenster für einen Zylinder so eingeschätzt wird, dass es größer als ein Klopfschwellenwert ist. Das Klopffenster des Zylinders kann ein Grad-Kurbelwinkel-Fenster aufweisen, das an oder nach einem Zündereignis in dem Zylinder auftritt. Wenn das Klopfen nicht bestätigt wird, kann der Prozess enden.
Wenn ein Zylinderklopfereignis bestätigt wird, umfasst der Prozess in 504 ein Ermitteln des Maßes der Ladungskühlung, die zum Beheben der Klopfindizien erforderlich ist. Zum Beispiel kann eine Kraftstoffmenge bestimmt werden, die in den Zylinder eingespritzt werden muss, um das Klopfen abzuschwächen. Zusätzlich kann auch eine Größe einer Zündverzögerung ermittelt werden, die erforderlich ist, um das Klopfen zu beheben.
In 506 kann ermittelt werden, ob die Ladungskühlungsanforderung größer als ein Schwellenwert ist. Wenn die Indizien für ein Klopfen den Klopfschwellenwert überschreitet, kann bei einem Beispiel die Ladungskühlung, die erforderlich ist, um das Klopfen zu beheben, auch entsprechend vergrößert werden. Aufgrund der Eigenschaften einer größeren Ladungskühlung einer Kraftstoffdirekteinspritzung im Vergleich zu einer Kraftstoffsaugrohreinspritzung kann eine Direkteinspritzung besser in der Lage sein, die Klopfindizien zu beheben. Wenn die Ladungskühlungsanforderung größer als ein Schwellenwert ist, umfasst der Prozess in 508 somit ein Anpassen des Drucks in der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung und ein Vergrößern der Kraftstoffmenge, die dem von einem Klopfen betroffenen Zylinder zugeführt wird, um die Ladungskühlung zum Abschwächen des Klopfens bereitzustellen.
Wenn die Ladungskühlungsanforderung kleiner als der Schwellenwert ist, kann in 510 die einzuspritzende Kraftstoffmasse mit einem Direkteinspritzschwellenwert (DI-Schwellenwert) verglichen werden. Es kann insbesondere ermittelt werden, ob die für die Ladungskühlung erforderliche Direkteinspritzkraftstoffmasse größer als eine Schwellenwertmasse ist, die von dem Direkteinspritzer zugeführt werden kann. Von daher kann ein Risiko eines Abspülens der Bohrung vorhanden sein, wenn die direkt einzuspritzende Kraftstoffmasse aufgrund des substanziellen Hochdrucks der Direkteinspritzung größer als der Schwellenwert ist. Dabei kann die große Kraftstoffmenge, die unter Hochdruck direkt in den Zylinder eingespritzt wird, einen Teil des Ölfilms auf der Innenwand der Brennkammer abschaben, wodurch die während der Kolbenbewegung zur Verfügung stehende Schmierung verringert und der Zylinderverschleiß beschleunigt wird. Wenn die Kraftstoffmassenanforderung zur Ladungskühlung größer als der Schwellenwert ist, umfasst der Prozess in 512, dass die Kraftstoffmasse zum Abschwächen des Klopfens nicht über eine Direkteinspritzung zugeführt wird. Stattdessen kann die Kraftstoffeinspritzung zum Abschwächen des Klopfens während eines Ereignisses mit offenem Ansaugventil mit einem konstanten Hochdruck über den Hochdrucksaugrohreinspritzer des Zylinders bereitgestellt werden. Wenn die Kraftstoffmasse kleiner als der Schwellenwert ist, kann in 514 die ermittelte Kraftstoffmasse für die Ladungskühlung über den Zylinderdirekteinspritzer zugeführt werden, während der variable Druck in der Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung angepasst wird. Optional kann ein Anteil des Kraftstoffs während eines Ereignisses mit offenem Ansaugventil über den Saugrohreinspritzer mit konstantem Hochdruck zugeführt werden.
Es selbstverständlich, dass während das obige Beispiel einen Übergang von einer Hochdruckdirekteinspritzung des Kraftstoffs zu einer Hochdrucksaugrohreinspritzung des Kraftstoffs vorschlägt, bei weiteren Beispielen der Übergang aufgrund von Variationen bei den Begrenzungen der Direkteinspritzerimpulsbreite auftreten kann, die von Änderungen bei der Motordrehzahl/-last beeinflusst werden. Wenn zum Beispiel eine Ladungskühlung bei hohen Drehzahl-Last-Bedingungen angefordert wird, kann der Direkteinspritzer bei dem Bereitstellen der Direkteinspritzung aus dem Takt geraten. Daher kann die Steuereinheit die angeforderte Hochdruckdirekteinspritzung bei einem Ereignis mit offenem Ansaugventil als eine Hochdrucksaugrohreinspritzung des Kraftstoffs anstelle einer Hochdruckdirekteinspritzung bereitstellen, um die Ladungskühlung zu verbessern. Wenn bei einem weiteren Beispiel eine Ladungskühlung bei niedrigen Drehzahl-Last-Bedingungen angefordert wird, kann der Druck des Direkteinspritzers zu hoch sein, während die erforderliche Einspritzimpulsbreite zu klein ist. Während dieser Bedingungen kann die Direkteinspritzung zu einer unerwünschten Anreicherung im Zylinder führen. Daher kann die Steuereinheit die angeforderte Hochdruckdirekteinspritzung bei einem Ereignis mit offenem Ansaugventil als eine Hochdrucksaugrohreinspritzung des Kraftstoffs anstelle einer Hochdruckdirekteinspritzung bereitstellen.
Auf diese Weise kann eine Motorsteuereinheit während einer ersten Klopfbedingung eine Hochdruckkraftstoffpumpe betreiben, um als Reaktion auf das Klopfen Kraftstoff mit einem variablen Druck direkt in einen Motorzylinder einzuspritzen. Im Vergleich dazu kann die Steuereinheit während einer zweiten unterschiedlichen Klopfbedingung die Hochdruckkraftstoffpumpe betreiben, um als Reaktion auf das Klopfen Kraftstoff mit einem konstanten Druck über ein Saugrohr in den Motorzylinder einzuspritzen. Hierbei ist während der ersten Bedingung eine Ladungskühlungsanforderung für ein Abschwächen des Klopfens größer, wohingegen während der zweiten Bedingung die Ladungskühlungsanforderung für ein Abschwächen des Klopfens geringer ist. Bei einem alternativen Beispiel ist während der ersten Bedingung eine Kraftstoffmasse der Einspritzung, die als Reaktion auf das Klopfen ausgeführt wird, niedriger als ein Schwellenwert, wohingegen während der zweiten Bedingung die Kraftstoffmasse der Einspritzung, die als Reaktion auf das Klopfen ausgeführt wird, größer als der Schwellenwert.
6 zeigt beispielhafte Anpassungen zum Abschwächen eines Klopfens, die mithilfe von Hochdrucksaugrohreinspritzungen und Hochdruckdirekteinspritzungen ausgeführt werden, wobei die Eigenschaften zur Ladungskühlung einer Direkteinspritzung wenn möglich zum Beheben des Klopfens genutzt werden, während die Eigenschaften zur Ladungskühlung einer Hochdrucksaugrohreinspritzung genutzt werden, wenn das Klopfen nicht durch eine Direkteinspritzung behoben werden kann.
Die Abbildung 600 zeigt in Kurve 602 Änderungen bei der Motordrehzahl, in Kurve 604 den Ausgang eines Klopfsensors, in Kurve 606 eine Hochdruckdirekteinspritzung in einen Zylinder und in Kurve 608 eine Hochdrucksaugrohreinspritzung in einen Zylinder. Alle Kurven werden mit der Zeit auf der X-Achse dargestellt.
Bei t0 kann der Motor unter mittleren Drehzahl-Last-Bedingungen betrieben werden. Zwischen t0 und t1 kann die Klopfsensorausgabe mit einer Zunahme beginnen. Bei t1 kann die Klopfsensorausgabe einen Schwellenwert überschreiten und ein Klopfereignis kann bestätigt werden. Während die Drehzahl/Last des Motors die Impulsbreite des Hochdruckdirekteinspritzers nicht begrenzt oder einschränkt, wird als Reaktion auf die Indizien für das Klopfen bei t1 ein Anteil des als Hochdruckdirekteinspritzung in den klopfenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffs vergrößert, während der Anteil des als Hochdrucksaugrohreinspritzung in den klopfenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffs entsprechend verringert wird. Hierbei werden die Eigenschaften zur Ladungskühlung der Kraftstoffdirekteinspritzung genutzt, um das Klopfen abzuschwächen. In dem dargestellten Beispiel wird die Saugrohreinspritzung verringert aber nicht deaktiviert. Bei alternativen Beispielen kann der Zylinder jedoch als Reaktion auf die Indizien für ein Klopfen vorübergehend nur über die Direkteinspritzung und ohne Saugrohreinspritzung mit Kraftstoff versorgt werden.
Bei t2 kann als Reaktion auf einen Abfall der Klopfsensorausgabe eine nominale Zylinderkraftstoffversorgung mit mindestens einem Anteil an Saugrohreinspritzung und mindestens einem Anteil an Direkteinspritzung wieder aufgenommen werden und bis zu t3 beibehalten werden. Bei t3 kann der Motor unter hohen Drehzahl-Last-Bedingungen betrieben werden. Sofort nach t3 kann die Klopfsensorausgabe mit einer Zunahme beginnen. Kurz nach t3 kann die Klopfsensorausgabe den Schwellenwert überschreiten und ein Klopfereignis kann bestätigt werden. Während die Drehzahl/Last des Motors die Impulsbreite des Hochdruckdirekteinspritzers begrenzt und einschränkt, wird als Reaktion auf die Indizien für das Klopfen ein Anteil des als Hochdruckdirekteinspritzung in den klopfenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffs verringert, während der Anteil des als Hochdrucksaugrohreinspritzung in den klopfenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffs entsprechend vergrößert wird. Außerdem wird die Kraftstoffsaugrohreinspritzung während eines Ereignisses mit offenem Ansaugventil bereitgestellt. Hierbei werden aufgrund der Einschränkung für die Impulsbreite der Direkteinspritzung die Eigenschaften zur Ladungskühlung der Kraftstoffsaugrohreinspritzung genutzt, um das Klopfen abzuschwächen. In dem dargestellten Beispiel wird die Direkteinspritzung verringert aber nicht deaktiviert. Bei alternativen Beispielen kann der Zylinder jedoch als Reaktion auf die Indizien für ein Klopfen vorübergehend nur über die Saugrohreinspritzung und ohne Direkteinspritzung mit Kraftstoff versorgt werden. Bei t4 kann als Reaktion auf einen Abfall der Klopfsensorausgabe eine nominale Zylinderkraftstoffversorgung mit mindestens einem Anteil an Saugrohreinspritzung und mindestens einem Anteil an Direkteinspritzung wieder aufgenommen werden.
Auf diese Weise ist der technische Effekt des Betreibens einer Hochdruckkraftstoffpumpe mit einer Kraftstoffverteilerleitung einer Saugrohreinspritzung, die mit dem Eingang der Pumpe verbunden ist, und einer Kraftstoffverteilerleitung einer Direkteinspritzung, die mit dem Ausgang der Pumpe verbunden folglich, dass eine einzige Hochdruckkolbenpumpe verwendet werden kann, um sowohl einen variablen Hochdruck für die Kraftstoffverteilerleitung der Direkteinspritzung als auch einen konstanten Hochdruck für die Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung bereitzustellen. Durch das Verbinden der Verteilerleitung der Saugrohreinspritzung mit dem Eingang der Hochdruckpumpe über ein durch ein Magnetventil aktiviertes Regelventil, ein mechanisches Rückschlagventil und ein Druckentlastungsventil, kann der Druck in der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung über den standardmäßigen Druck einer Saugpumpe angehoben werden, indem der Rückfluss von dem sich hin- und herbewegenden Kolben genutzt wird. Durch das Aktivieren einer Hochdrucksaugrohreinspritzung ohne die Notwendigkeit einer zusätzlichen zweckbestimmten Pumpe zwischen der Saugpumpe und der Kraftstoffverteilerleitung der Saugrohreinspritzung kann die Hochdrucksaugrohreinspritzung verwendet werden, um Kraftstoff während Bedingungen zuzuführen, bei denen die Impulsbreite oder der dynamische Bereich der Hochdruckdirekteinspritzung begrenzt ist. Außerdem werden die Vorzüge einer Komponentenverringerung erreicht. Insgesamt gesehen, werden Fehler bei der Kraftstoffversorgung verringert, wodurch die Leistungsfähigkeit des Motors verbessert wird.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzprozesse mit verschiedenen Systemkonfigurationen von Verbrennungsmotoren und/oder Fahrzeugen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -prozesse können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können von dem Steuersystem einschließlich der Steuereinheit in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Stellgliedern und der weiteren Verbrennungsmotorausstattung ausgeführt werden. Die hier beschriebenen spezifischen Verfahren können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuerte Prozesse, unterbrechungsgesteuerte Prozesse, Multi-Tasking, Multi-Threading und Ähnliche darstellen. Von daher können zahlreiche der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel ausgeführt werden, oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die hier beschriebenen Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, aber sie wurde der Einfachheit halber zur Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der dargestellten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der speziellen verwendeten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Außerdem können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen durch einen Code anschaulich dargestellt werden, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Steuersystem des Verbrennungsmotors programmiert wird, wobei die beschriebenen Aktionen durchgeführt werden, indem die Befehle in einem System ausgeführt werden, das die verschiedenen Komponenten der Verbrennungsmotorausstattung in Kombination mit der elektronischen Steuereinheit umfasst.
Es ist selbstverständlich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Verfahren beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Die obige Technologie kann zum Beispiel auf V-6, R-4 (I-4), R-6 (I-6), V-12, 4-Boxer und andere Verbrennungsmotortypen angewandt werden. Zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehören alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Teilkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie anderer hier offenbarter Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die nachfolgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Teilkombinationen, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das äquivalente Element davon beziehen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer dieser Elemente enthalten und weder zwei oder mehrerer dieser Elemente erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Veränderung der vorliegenden Ansprüche oder durch das Einreichen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Diese Ansprüche, unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen einen breiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, sind auch so zu verstehen, dass sie zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gehören.

Claims

Verfahren, umfassend: Betreiben einer Hochdruckkraftstoffpumpe, um Kraftstoff mit einem variablen Druck über eine erste Kraftstoffverteilerleitung Kraftstoffdirekteinspritzern zuzuführen und um Kraftstoff mit einem konstanten Druck über eine zweite Kraftstoffverteilerleitung Kraftstoffsaugrohreinspritzern zuzuführen, wobei die Kraftstoffzufuhr von der Pumpe über ein vorgeschaltetes Regelventil gesteuert wird, wobei die zweite Verteilerleitung mit einem Eingang der Pumpe verbunden ist, während die erste Verteilerleitung mit einem Ausgang der Pumpe verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der konstante Druck auf einem Drucksollwert eines mechanischen Druckentlastungsventils beruht, das nachgeschaltet zu einer Niedrigdrucksaugpumpe und vorgeschaltet zu dem Regelventil der Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe nachgeschaltet zu der Niedrigdrucksaugpumpe angebracht ist, ohne dass eine zusätzliche Pumpe zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und der Niedrigdrucksaugpumpe angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei der konstante Druck in der zweiten Verteilerleitung größer ist als ein standardmäßiger Druck der Niedrigdrucksaugpumpe und wobei der konstante Druck durch den Rückfluss von der Hochdruckkraftstoffpumpe erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe nicht an eine externe elektronische Steuereinheit angeschlossen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der variable Druck einen Mindestdruck aufweist, der gleich dem oder größer als der konstante Druck ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Regelventil von einem Magnetventil aktiviert wird, wobei das Verfahren außerdem ein Anheben eines Kraftstoffdrucks in der ersten Kraftstoffverteilerleitung von dem konstanten Druck auf den variablen Druck umfasst, während der konstante Druck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung beibehalten wird, indem das durch das Magnetventil aktivierte Regelventil angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das außerdem ein Betreiben des durch das Magnetventil aktivierten Regelventils umfasst, um einen Kraftstoffrückfluss von der Hochdruckpumpe zu einem oder mehreren eines Druckentlastungsventils und eines Druckspeichers zu leiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kraftstoff als Reaktion auf eine Kraftstoffmassenanforderung, die größer als eine Einspritzerimpulsbreite sowohl der Kraftstoffdirekteinspritzer als auch der Kraftstoffsaugrohreinspritzer ist, mit einem konstanten Druck in die zweite Kraftstoffverteilerleitung zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Kraftstoffmassenanforderung, die größer als eine Schwellenwertmenge ist, eine Anforderung für eine Abgasanreicherung umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem ein vorübergehendes Betreiben der Niedrigdrucksaugpumpe als Reaktion auf ein Erkennen von Kraftstoffdämpfen am Eingang der Hochdruckpumpe umfasst.
Verfahren für ein Kraftstoffsystem, umfassend: Betreiben einer Hochdruckkraftstoffpumpe, um Kraftstoff aus einem Kraftstofftank mit einem variablen Druck einer ersten Kraftstoffverteilerleitung zuzuführen, die mit Kraftstoffdirekteinspritzern verbunden ist; und als Reaktion darauf, dass eine Direkteinspritzanforderung niedriger ist als ein Schwellenwert, Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe, um die angeforderte Kraftstoffmasse über Kraftstoffsaugrohreinspritzer zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe für das Zuführen der angeforderten Kraftstoffmasse über die Saugrohreinspritzer ein Zuführen der angeforderten Kraftstoffmasse mit einem konstanten Druck in eine zweite Kraftstoffverteilerleitung umfasst, die mit den Kraftstoffsaugrohreinspritzern verbunden ist, wobei die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit einem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist und wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung mit einem Ausgang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei der Schwellenwert auf dem variablen Druck in der ersten Kraftstoffverteilerleitung beruht, wobei der Schwellenwert verringert wird, wenn der variable Druck in der ersten Kraftstoffverteilerleitung zunimmt.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff über die Saugrohreinspritzer ein Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe umfasst, ohne dass eine Niedrigdrucksaugpumpe betrieben wird, die zwischen die Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstofftank eingebunden ist.
Kraftstoffsystem, umfassend: eine erste Kraftstoffverteilerleitung, die mit einem Direkteinspritzer verbunden ist; eine zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit einem Saugrohreinspritzer verbunden ist; eine mechanische Hochdruckkraftstoffpumpe für das Zuführen von Kraftstoff sowohl in die erste als auch in die zweite Kraftstoffverteilerleitung, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe keine elektrische Verbindung mit einer Steuereinheit aufweist, wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung mit einem Ausgang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist und wobei die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit einem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe verbunden ist; ein durch ein Magnetventil aktiviertes Regelventil, das vorgeschaltet zu dem Eingang der Hochdruckkraftstoffpumpe angeordnet ist, um einen Druck des Kraftstoffs zu variieren, der von der Pumpe in die erste Kraftstoffverteilerleitung zugeführt wird; und ein mechanisches Druckentlastungsventil, das nachgeschaltet zur Hochdruckkraftstoffpumpe zwischen dem Regelventil und der zweiten Kraftstoffverteilerleitung angeordnet ist, wobei das Druckentlastungsventil konfiguriert ist, einen konstanten Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung beizubehalten.
System nach Anspruch 16, das außerdem eine Niedrigdrucksaugpumpe umfasst, die zwischen einen Kraftstofftank und die Hochdruckkraftstoffpumpe eingebunden ist, wobei das mechanische Druckentlastungsventil konfiguriert ist, den konstanten Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung mithilfe eines Kraftstoffrückflusses von der Hochdruckkraftstoffpumpe über einem standardmäßigen Druck der Saugpumpe beizubehalten.
System nach Anspruch 17, wobei während einer Motorkaltstartbedingung die Hochdruckkraftstoffpumpe für eine Anzahl von Verbrennungsereignissen nach dem Motorstart betrieben wird, um während eines Ereignisses mit geschlossenem Ansaugventil Kraftstoff mit einem konstanten Druck über das Saugrohr einzuspritzen.
System nach Anspruch 18, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe nach der Anzahl von Verbrennungsereignissen betrieben wird, um Kraftstoff mit einem variablen Druck über mehrere Ansaugtakt- und/oder Verdichtungstakteinspritzungen direkt einzuspritzen.
System nach Anspruch 19, wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe nicht elektronisch gesteuert wird und wobei die Hochdruckkraftstoffpumpe nachgeschaltet zu der Niedrigdrucksaugpumpe ohne intervenierende Kraftstoffpumpen angeordnet ist.
Verfahren für einen Motor, umfassend: während einer ersten Klopfbedingung, Betreiben einer Hochdruckkraftstoffpumpe, um als Reaktion auf das Klopfen Kraftstoff mit einem variablen Druck direkt in einen Motorzylinder einzuspritzen; und während einer zweiten Klopfbedingung, Betreiben der Hochdruckkraftstoffpumpe, um als Reaktion auf das Klopfen Kraftstoff mit einem konstanten Druck über ein Saugrohr in den Motorzylinder einzuspritzen.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei während der ersten Bedingung eine Ladungskühlungsanforderung für ein Abschwächen des Klopfens größer ist, und während der zweiten Bedingung die Ladungskühlungsanforderung für ein Abschwächen des Klopfens geringer ist.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei während der ersten Bedingung eine Kraftstoffmasse der Einspritzung, die als Reaktion auf das Klopfen ausgeführt wird, niedriger als ein Schwellenwert ist, und wobei während der zweiten Bedingung die Kraftstoffmasse der Einspritzung, die als Reaktion auf das Klopfen ausgeführt wird, größer als der Schwellenwert ist.