DE102015203801A1 - Direkteinspritzungskraftstoffpumpe - Google Patents

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Ross Dykstra Pursifull
Joseph Norman Ulrey
Robin Ivo Lawther
Paul Zeng
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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme für eine Direkteinspritzungskraftstoffpumpe bereitgestellt. Das Verfahren und das System steuern Druck innerhalb einer Kompressionskammer derart, dass die Schmierung der Kraftstoffpumpe verbessert wird.

Description

  • Die Kraftstoffeinspritzsysteme eines Fahrzeugs können Kraftstoff während des Fahrzeugbetriebs zu einer Maschine in verschiedenen Mengen zuführen. Unter bestimmten Bedingungen, wird Kraftstoff nicht in die Maschine eingespritzt, sondern der Kraftstoffdruck in einem Kraftstoffverteilerrohr zu der Maschine wird aufrechterhalten, so dass die Kraftstoffeinspritzung neu ausgelöst werden kann. Während einer Fahrzeugverlangsamung kann der Kraftstoffstrom zu einer oder mehreren Maschinenzylindern zum Beispiel gestoppt werden, indem die Kraftstoffinjektoren deaktiviert werden. Wenn die Maschinendrehmomentanfrage gesteigert wird, nachdem der Kraftstoffstrom zu dem einen oder den mehreren Zylindern gestoppt wurde, wird die Kraftstoffeinspritzung erneut aktiviert, und die Maschine nimmt das Bereitstellen positiven Drehmoments zu dem Antriebsstrang des Fahrzeugs wieder auf. Wenn der Maschine Kraftstoff jedoch über Direktkraftstoffinjektoren und mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe zugeführt wird, kann sich die Hochdruckpumpe verschlechtern, wenn der Kraftstoffstrom durch die Hochdruckpumpe gestoppt wird, während die Kraftstoffinjektoren deaktiviert sind. Spezifisch können die Schmierung und die Kühlung der Pumpe verringert sein, während die Hochdruckpumpe nicht betrieben wird, was zu Verschlechterung der Pumpe führt. Nebst Verlangsamung kann ein Direkteinspritzungskraftstoffsystem periodisch außer Betrieb sein, weil ein unterschiedlicher Satz von Kraftstoffinjektoren die Maschine mit Kraftstoff versorgt (wie dies beispielsweise bei Bi-Fuel-Maschinen der Fall sein kann). Auch wenn ein Elektromotor die Drehmomentanforderungen des Fahrzeugs bedient, kann in jenem Betriebsmodus die Kraftstoffeinspritzung ausfallen.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass dem oben genannten Problem wenigstens teilweise durch ein Verfahren zum Betreiben einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe begegnet werden kann, das Folgendes aufweist: Regeln eines Drucks in einer Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe auf einen beschränkten Druck während eines Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wobei der Druck größer ist als der Druck auf der Niederdruckseite des Kolbens. Diese Druckbeschränkung kann dem Auslassdruck einer Niederdruckpumpe entsprechen, die Kraftstoff zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe liefert. Des Weiteren wird ein anderes Verfahren zum Betreiben einer Direkteinspritzungskraftstoffpume bereitgestellt, die Folgendes umfasst: während ein Magnetrückschlagventil an einem Einlass der Direkteinspritzungskraftstoffpume während eines Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpume in einen Durchlasszustand versetzt wird, steht ein stromaufwärts des Magnetrückschlagventils angeordneter Druckspeicher in Strömungsverbindung mit einer Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wobei der Druckspeicher ein Totraumvolumen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe um ein Volumen ergänzt.
  • Durch Regeln des Drucks in der Kompressionskammer einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe kann es möglich sein, den Zylinder und Kolben der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu schmieren, wenn das Ausströmen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu Kraftstoffinjektoren gestoppt wird. Spezifisch kann ein Kraftstoffdruckunterschied über den Kolben der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe bereitgestellt werden, der es Kraftstoff erlaubt, in den Abstand zwischen Kolben/Bohrung zu strömen und einen Bereich zu schmieren. Der Druck in der Kompressionskammer ist ferner niedriger als der Druck in dem Kraftstoffverteilerrohr, so dass kein Strom von der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffverteilerrohr besteht. Derart kann sich der Kolben weiter innerhalb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe mit einer niedrigen Beschädigungsrate und ohne Zuführen von Kraftstoff zu der Maschine hin- und her bewegen.
  • Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile liefern. Spezifisch kann der Ansatz die Kraftstoffpumpenschmierung verbessern und die Kraftstoffpumpenverschlechterung verringern. Zusätzlich kann der Druck in der Kompressionskammer auf einen höheren Druck als Niederdruck-Kraftstoffpumpendruck eingestellt werden, so dass der Maschinenbetrieb während Beschädigungszuständen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe verbessert werden kann. Ferner kann der Ansatz mit geringen Kosten und geringer Komplexität angewandt werden. Der Ansatz kann außerdem das Geräusch der Kraftstoffpumpe verringern, da ein durch eine Magnetspule betätigtes Rückschlagventil an einem Einlass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe deaktiviert werden kann, wenn der Kraftstoffstrom zu der Maschine gestoppt wird. Zusätzlich werden einige Ausführungsformen von Direkteinspritzungskraftstoffpumpen und Kraftstoffsystemen in der untenstehenden detaillierten Beschreibung vorgestellt, die u.a. Druckspeicher, Rückschlagventile und weitere Bauteile und Änderungen aufweisen, die eine verbesserte Pumpenleistung erzeugen und gleichzeitig Probleme wie z.B. Pumpenrückfluss, Lärmbelästigung sowie durch ungenügende Pumpenschmierung verursachter Pumpenleistungsabfall mindern. Durch die zusätzlichen Rückschlagventile und Druckspeicher in Kraftstoffsystemen können die nachteiligen Auswirkungen im Zusammenhang mit einem Pumpenrückfluss vermindert werden, wie z.B. eine höhere Systembelastung als auch ein unnötigerweise erhöhter Pumpendruck. Des Weiteren kann ein zusätzlicher Druckspeicher der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe die Verminderung des Pumpengeräusches bei gleichzeitig aufrechterhaltener, genügender Pumpenschmierung unterstützen.
  • Die oben stehenden Vorteile und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung gehen klar aus der folgenden ausführlichen Beschreibung allein oder in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen hervor.
  • Man muss verstehen, dass die oben stehende Kurzdarstellung gegeben wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung ausführlicher beschrieben werden, einzuführen. Sie bezweckt nicht, Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, dessen Geltungsbereich allein durch die Ansprüche, die auf die ausführliche Beschreibung folgen, definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche Nachteile, die oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung festgehalten wurden, lösen.
  • 1 zeigt ein Beispiel eines Zylinders eines Verbrennungsmotors,
  • 2 zeigt ein Beispiel eines Kraftstoffsystems, das mit der Maschine der 1 verwendet werden kann,
  • 3 zeigt ein anderes Beispiel eines Kraftstoffsystems, das mit der Maschine der 1 verwendet werden kann,
  • 4 zeigt ein Beispiel einer Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems der 2 und 3,
  • 5A zeigt ein anderes Beispiel einer Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems in den 2 und 3,
  • 5B zeigt ein Druck-Volumendiagramm der Pumpe aus 5A,
  • die 6–8 zeigen Betriebsabfolgen einer beispielhaften Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe,
  • 9 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe,
  • 10 zeigt ein alternatives Beispiel eines Kraftstoffsystems, das mit der Maschine der 1 verwendet werden kann, und
  • 11 zeigt ein alternatives Beispiel einer Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems der 10,
  • 12 zeigt ein anderes Beispiel einer Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems der 2 und 3,
  • 13 zeigt die Korrelation zwischen einem Druckspeichervolumen und einem Druck in einer Pumpenkompressionskammer,
  • 14 zeigt ein anderes Beispiel einer Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems der 2 und 3.
  • Die folgende Offenbarung betrifft Verfahren und Systeme zum Betreiben einer (Hochdruck-, HD-)Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wie zum Beispiel das System der 2 und 3. Das Kraftstoffsystem kann konfiguriert sein, um einen oder mehrere unterschiedliche Kraftstofftypen zu einem Verbrennungsmotor, wie zum Beispiel der Maschine der 1 zu liefern. Alternativ kann das Kraftstoffsystem einen einzigen Kraftstofftyp, wie in dem System der 3 gezeigt, liefern. Eine Direkteinspritzungskraftstoffpumpe mit integriertem Druckentlastungs- und Rückschlagventil, wie in 4 gezeigt, kann in die Systeme der 2 und 3 eingebaut sein. Alternativ können sich Druckentlastungsventile und Rückschlagventile außerhalb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe befinden. Bei bestimmten Beispielen kann die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe ferner einen Druckspeicher, wie in 5A gezeigt, aufweisen, um den Betrieb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe noch weiter zu verbessern. Wo in der 5B das zugehörige Druck-Volumendiagramm gezeigt wird, können für verschiedene Druckbeaufschlagungen des Druckspeichers verschiedene Grafiken vorliegen. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpen können wie in den 6–8 gezeigt arbeiten, wenn Kraftstoff während des Drehens der Maschine nicht zu der Maschine zugeführt wird. 9 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in den Systemen der 2 und 3, um die in den 7 und 8 gezeigten Abfolgen vorzusehen. Eine andere Ausführungsform der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe mit einem Druckspeicher (bzw. Totraumvolumen) wird zusammen mit einer in der 13 gezeigten Korrelation zur Bestimmung der Größe des Druckspeichers in der 12 gezeigt. Schlussendlich wird eine andere Ausführungsform einer Hochdruckkraftstoffpumpe, die sich mit den mit einem Pumpenrückfluss verbundenen Problemen zumindest teilweise befasst, in der 14 gezeigt.
  • 1 bildet ein Beispiel für eine Brennkammer oder einen Zylinder des Verbrennungsmotors 10 ab. Die Maschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, welches die Steuervorrichtung 12 aufweist, und durch Eingabe von einem Fahrzeugbediener 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel weist die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 auf, um ein anteilsmäßiges Pedalpositionssignal PP zu erzeugen. Der Zylinder (hier auch „Brennkammer“ genannt) 14 der Maschine 10 kann Brennkammerwände 136 mit dem Kolben 138, der darin positioniert ist, aufweisen. Der Kolben 138 kann mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass Hin- und Herbewegung des Kolbens in Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 140 kann mit wenigstens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens über ein Zwischenübertragungssystem gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlassermotor (nicht gezeigt) mit der Kurbelwelle 140 über ein Schwungrad gekoppelt sein, um einen Startvorgang der Maschine 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftdurchlässe 142, 144 und 146 erhalten. Die Ansaugluftdurchlass 146 kann mit anderen Zylindern der Maschine 10 zusätzlich zu dem Zylinder 14 in Verbindung stehen. Bei bestimmten Beispielen können eine oder mehrere der Ansaugluftdurchlässe eine Verstärkungsvorrichtung, wie zum Beispiel einen Turbolader oder einen Auflader aufweisen. 1 zeigt zum Beispiel eine Maschine 10, die mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Kompressor 174 aufweist, der zwischen den Ansaugluftdurchlässen 142 und 144 eingerichtet ist, sowie eine Abgasturbine 176, die entlang der Abgasdurchlass 148 eingerichtet ist. Der Kompressor 174 kann mindestens teilweise von der Abgasturbine 176 über eine Welle 180 mit Leistung versorgt werden, wobei die Verstärkungsvorrichtung als ein Turbolader konfiguriert ist. Bei anderen Beispielen, wie zum Beispiel, wenn die Maschine 10 mit einem Auflader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 jedoch optional weggelassen werden, wobei der Kompressor 174 durch mechanische Eingabe von einem Elektromotor oder der Maschine mit Leistung versorgt werden kann. Eine Drossel 162, die eine Drosselplatte 164 aufweist, kann entlang eines Ansaugluftdurchlasses der Maschine vorgesehen sein, um die Strömungsrate und/oder den Druck der Ansaugluft, die zu den Maschinenzylindern geliefert wird, zu variieren. Die Drossel 162 kann zum Beispiel stromabwärts des Kompressors 174, wie in 1 gezeigt, positioniert sein, oder kann alternativ stromaufwärts des Kompressors 174 vorgesehen sein.
  • Der Abgasdurchlass 148 kann Abgase von anderen Zylindern der Maschine 10 zusätzlich zu dem Zylinder 14 erhalten. Der Abgassensor 128 ist mit der Abgasdurchlass 148 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 178 gezeigt. Der Sensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Anzeige eines Abgasluft-/Kraftstoffverhältnisses ausgebildet sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder ein UEGO (Universal oder Wide Range Exhaust Gas Oxygen), ein bistabiler Sauerstoffsensor oder EGO (wie abgebildet), ein HEGO (erhitzter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
  • Jeder Zylinder der Maschine 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Abgasventile aufweisen. Der Zylinder 14 ist zum Beispiel mit mindestens einem Ansaugtellerventil 150 und mindestens einem Abgastellerventil 156 an einem oberen Bereich des Zylinders 14 liegend gezeigt. Bei bestimmten Beispielen kann jeder der Zylinder der Maschine 10, darunter der Zylinder 14 mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Abgastellerventile, die sich an einem oberen Bereich des Zylinders befinden, aufweisen.
  • Das Ansaugventil 150 kann von der Steuervorrichtung 12 über den Stellantrieb 152 gesteuert sein. Ähnlich kann das Ansaugventil 156 kann von der Steuervorrichtung 12 über den Stellantrieb 154 gesteuert sein. Während bestimmten Zuständen kann die Steuervorrichtung 12 die Signale, die zu den Stellantrieben 152 und 154 geliefert werden, variieren, um das Öffnen und das Schließen der jeweiligen Ansaug- und Abgasventile zu steuern. Die Position des Ansaugventils 150 und des Abgasventils 156 kann durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden. Die Ventilstellantriebe können des Typs elektrische Ventilbetätigung oder des Typs Nockenbetätigung oder eine Kombination davon sein. Die Steuerung des Ansaugventils und des Abgasventils kann gemeinsam gesteuert werden oder irgendeine Möglichkeit variabler Ansaugnockensteuerung, variabler Abgasnockensteuerung, dualer unabhängiger variabler Nockensteuerung oder fixer Nockensteuerung kann verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann ein oder mehrere Nocken aufweisen und kann Nockenprofilschaltung (CPS) und/oder variable Nockensteuerung (VCT) und/oder variable Ventilsteuerung (VVT) und/oder variable Ventilhubsysteme (VVL) verwenden, die von der Steuervorrichtung 12 betrieben werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Zylinder 14 kann zum Beispiel alternativ ein Ansaugventil aufweisen, das über elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Abgasventil, das über Nockenbetätigung inklusive CPS und/oder VCT gesteuert wird. Bei anderen Beispielen können das Ansaugventil und das Abgasventil von einem gemeinsamen Ventilstellantrieb oder Betätigungssystem oder einem variablen Ventilsteuerstellantrieb oder Betätigungssystem gesteuert sein.
  • Der Zylinder 14 kann eine Verdichtungsrate haben, die die Rate der Volumen ist, wenn sich der Kolben 138 an dem unteren Totpunkt oder oberen Totpunkt befindet. Bei einem Beispiel liegt das Kompressionsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. Bei bestimmten Beispielen, bei welchen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann das Kompressionsverhältnis jedoch erhöht werden. Das kann zum Beispiel eintreten, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit hoher latenter Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Kompressionsverhältnis kann auch erhöht werden, wenn Direkteinspritzung aufgrund ihrer Auswirkung auf Klopfen der Maschine verwendet wird.
  • Bei bestimmten Beispielen kann jeder Zylinder der Maschine 10 eine Zündkerze 192 zum Auslösen der Verbrennung aufweisen. Das Zündsystem 190 kann einen Zündfunken zu der Brennkammer 14 über eine Zündkerze 192 als Reaktion auf ein Funkenvorlaufsignal SA von der Steuervorrichtung 12 unter ausgewählten Betriebsmodi bereitstellen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch weggelassen werden, wie zum Beispiel wenn die Maschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzen von Kraftstoff, wie das der Fall bei bestimmten Dieselmotoren ist, auslösen kann.
  • Bei bestimmten Beispielen kann jeder Zylinder der Maschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffinjektoren zur Zuführung von Kraftstoff konfiguriert sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist der Zylinder 14 als zwei Kraftstoffinjektoren 166 und 170 aufweisend gezeigt. Die Kraftstoffinjektoren 166 und 170 können konfiguriert sein, um den Kraftstoff, den sie von dem Kraftstoffsystem 8 empfangen haben, zuzuführen. Wie unter Bezugnahme auf die 2 und 3 erläutert, kann das Kraftstoffsystem 8 einen oder mehrere Kraftstofftanks, eine oder mehrere Kraftstoffpumpen und Verteilerrohre aufweisen. Der Kraftstoffinjektor 166 ist direkt mit den Zylinder 14 zum Einspritzen von Kraftstoff direkt darin anteilmäßig zu der Impulsbreite des FPW-1-Signals, das von der Steuervorrichtung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, gekoppelt gezeigt. Derart stellt der Kraftstoffinjektor 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (unten „DI“ genannt“) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 den Injektor 166 an einer Seite des Zylinders 14 positioniert zeigt, kann er sich alternativ oberhalb des Kolbens befinden, wie zum Beispiel in der Nähe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann das Mischen und die Verbrennung, wenn die Maschine mit einem auf Alkohol basierenden Kraftstoff betrieben wird, aufgrund der niedrigeren Flüchtigkeit bestimmter auf Alkohol basierender Kraftstoffe verbessern. Alternativ kann sich der Injektor oberhalb und in der Nähe des Ansaugventils befinden, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann zu dem Kraftstoffinjektor 166 von einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruck-Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und ein Verteilerrohr zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckmessumformer haben, der der Steuervorrichtung 12 ein Signal sendet.
  • Der Kraftstoffinjektor 170 ist in der Ansaugluftdurchlass 146 an Stelle von in dem Zylinder 14 in einer Konfiguration eingerichtet gezeigt, die das bereitstellt, was als Saugrohreinspritzung (Port Injection, unten „PFI“ genannt) in die Ansaugöffnung stromaufwärts des Zylinders 14 bekannt ist. Der Kraftstoffinjektor 170 kann Kraftstoff, den er von dem Kraftstoffsystem 8 erhalten hat, anteilsmäßig zu der Pulsbreite des FPW-2-Signals, das von der Steuervorrichtung 12 über den elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Zu bemerken ist, dass ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann, oder dass mehrere Treiber, zum Beispiel der Treiber 168 für den Kraftstoffinjektor 166, und der Treiber 171 für den Kraftstoffinjektor 170, wie abgebildet verwendet werden können.
  • Bei einem alternativen Beispiel kann jeder der Kraftstoffinjektoren 166 und 170 als Direktkraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 konfiguriert sein. Bei noch einem anderen Beispiel kann jeder der Kraftstoffinjektoren 166 und 170 als Direktkraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff direkt stromaufwärts des Ansaugventils 150 konfiguriert sein. Bei noch anderen Beispielen kann der Zylinder 14 einen einzigen Kraftstoffinjektor aufweisen, der konfiguriert ist, um unterschiedliche Kraftstoffe von den Kraftstoffsystemen in variierenden relativen Mengen als ein Kraftstoffgemisch zu erhalten, und kann ferner konfiguriert sein, um dieses Kraftstoffgemisch entweder direkt in den Zylinder als ein Direktkraftstoffinjektor oder stromaufwärts der Ansaugventile als ein Saugrohrinjektor einzuspritzen. Es ist daher klar, dass die hier beschriebenen Kraftstoffsysteme nicht durch die speziellen Kraftstoffinjektorkonfigurationen, die hier beispielhaft beschrieben sind, eingeschränkt werden sollte.
  • Kraftstoff kann von beiden Injektoren zu dem Zylinder während eines einzigen Zyklus des Zylinders zugeführt werden. Jeder Injektor kann zum Beispiel einen Teil der gesamten Kraftstoffeinspritzung, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird, liefern. Ferner können die Verteilung und/oder die relative Kraftstoffmenge, die von jedem Injektor geliefert wird, je nach Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel Maschinenlast, Klopfen und Abgastemperatur, wie unten beschrieben, variieren. Der an der Ansaugöffnung eingespritzte Kraftstoff kann während eines offenen Ansaugventilereignisses, geschlossenen Ansaugventilereignisses (zum Beispiel im Wesentlichen vor dem Ansaughub) sowie sowohl während des offenen als auch des geschlossenen Ansaugventilbetriebs geliefert werden. Ähnlich kann direkt eingespritzter Kraftstoff zum Beispiel während des Ansaughubs sowie teilweise während eines vorhergehenden Auslasshubs, während eines Ansaughubs und teilweise während des Verdichtungshubs zugeführt werden. Sogar für ein einziges Verbrennungsereignis kann daher eingespritzter Kraftstoff zu verschiedenen Zeitpunkten von dem Saugrohrinjektor und Direktinjektor eingespritzt werden. Ferner können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des gelieferten Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungshubs, Ansaughubs oder einer geeigneten Kombination dieser ausgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylindermaschine. Jeder Zylinder kann daher ähnlich seinen eigenen Satz aus Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffinjektor(en), Zündkerze usw. aufweisen. Es ist klar, dass die Maschine 10 jede geeignete Anzahl von Zylindern enthalten kann, darunter 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Bestandteile, die beschrieben und von 1 unter Bezugnahme auf Zylinder 14 abgebildet sind, aufweisen.
  • Die Kraftstoffinjektoren 166 und 170 können unterschiedliche Merkmale haben. Diese umfassen Größenunterschiede, zum Beispiel kann ein Injektor eine größere Einspritzöffnung haben als der andere. Andere Unterschiede umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein, unterschiedliche Sprühwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Ziele, unterschiedliche Einspritzsteuerung, unterschiedliche Sprühcharakteristiken, unterschiedliche Lagen usw. Außerdem können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs auf die Injektoren 170 und 166 unterschiedliche Effekte erzielt werden.
  • Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstofftypen enthalten, wie zum Beispiel Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffeigenschaften und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Die Unterschiede können unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedlichen Wassergehalt, unterschiedliches Oktan, unterschiedliche Zerstäubungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen davon enthalten usw. Ein Beispiel von Kraftstoffen mit unterschiedlichen Zerstäubungswärmen könnte Benzin als ersten Kraftstofftyp mit einer niedrigeren Zerstäubungshitze als ersten Kraftstoff und Ethanol mit einer größeren Zerstäubungshitze als zweiten Kraftstoff aufweisen. Bei einem anderen Beispiel kann die Maschine Benzin als ersten Kraftstofftyp und einen Alkohol, der ein Kraftstoffgemisch enthält, wie zum Beispiel E85 (aus etwa 85 % Ethanol und 15 % Benzin) oder M85 (aus etwa 85 % Methanol und 15 % Benzin) als zweiten Kraftstofftyp verwenden. Andere machbare Substanzen umfassen Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch von Alkoholen usw.
  • Bei noch einem anderen Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholgemische mit variierender Alkoholzusammensetzung sein, wobei der erste Kraftstofftyp ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer niedrigeren Konzentration an Alkohol sein kann, wie zum Beispiel E10 (aus etwa 10 % Ethanol), während der zweite Kraftstofftyp ein Benzin-Alkohol-Gemisch mit einer größeren Konzentration an Alkohol sein kann, wie zum Beispiel E85 (aus etwa 85 % Ethanol). Zusätzlich können sich der erste und der zweite Kraftstoff in anderen Kraftstoffeigenschaften unterscheiden, wie zum Beispiel ein Unterschied in Temperatur, Viskosität, Oktanzahl usw. Außerdem können die Kraftstoffmerkmale des einen oder beider Kraftstofftanks häufig variieren, zum Beispiel aufgrund von Variationen in der Tanknachfüllung von Tag zu Tag. In einem anderen Beispiel kann als erster Kraftstoff gasförmiger Kraftstoff verwendet werden, während ein flüssiger Kraftstoff als zweiter Kraftstoff verwendet wird, oder es können sich beide Kraftstoffe in einem gasförmigen Zustand befinden. Bei den gasförmigen Kraftstoffen kann es sich u.a. um Wasserstoff, Erdgas oder Propan handeln.
  • Die Steuervorrichtung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsöffnungen 108, einen elektronischen Druckspeicher für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, in diesem besonderen Beispiel als nicht flüchtiger Nurlese-Druckspeicherchip 110 gezeigt, Direktzugriffs Druckspeicher 112, batteriebetriebener Druckspeicher für diagnostische Informationen in Kraftfahrzeugen 114 und einen Datenbus aufweist. Der Controller 12 kann unterschiedliche Signale und Informationen von Sensoren empfangen, die mit der Maschine 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu den oben besprochenen Signalen, darunter Messung des induzierten Massenluftstroms (MAF) von einem Luftmassestromsensor 122, Maschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 116, der mit der Kühlhülse 118 gekoppelt ist, ein Profil-Zündabnehmersignal (PIP) von einem Halleffektsensor 120 (oder einem anderen Typ), der mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt ist, die Drosselklappenposition (TP) von einem Drosselklappenpositionssensor und ein Saugrohr-Absolutdrucksignal MAP von dem Sensor 124. Das Motordrehzahlsignal, RPM, kann von der Steuervorrichtung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Saugrohr-Drucksignal MAP von einem Saugrohrdrucksensor kann verwendet werden, um einen Hinweis auf Vakuum oder Druck in dem Saugrohr zu liefern.
  • 2 bildet schematisch ein beispielhaftes Kraftstoffsystem 8 der 1 ab. Das Kraftstoffsystem 8 kann betrieben werden, um Kraftstoff zu einer Maschine zu liefern, wie zum Beispiel zu der Maschine 10 der 1. Das Kraftstoffsystem 8 kann von einer Steuervorrichtung betätigt werden, um einige oder alle der Vorgänge auszuführen, die unter Bezugnahme auf die Prozessabwicklung der 9 beschrieben sind.
  • Das Kraftstoffsystem 8 kann Kraftstoff zu einer Maschine von einer oder mehreren unterschiedlichen Kraftstoffquellen zuführen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können ein erster Kraftstofftank 202 und ein zweiter Kraftstofftank 212 vorgesehen sein. Während die Kraftstofftanks 202 und 212 in dem Kontext getrennter Gefäße zum Lagern von Kraftstoff beschrieben sind, ist klar, dass diese Kraftstofftanks stattdessen als ein einziger Kraftstofftank konfiguriert sein können, der getrennte Kraftstofflagerbereiche hat, die durch eine Wand oder eine andere geeignete Membran getrennt sind. Ferner kann diese Membran bei bestimmten Ausführungsformen konfiguriert sein, um selektiv bestimmte Bestandteile eines Kraftstoffs zwischen den zwei oder mehreren Kraftstofflagerbereichen zu transferieren und dadurch zu ermöglichen, dass ein Kraftstoffgemisch mindestens teilweise von der Membran in einen ersten Kraftstofftyp an dem ersten Kraftstofflagerbereich und einen zweiten Kraftstofftyp an dem zweiten Kraftstofflagerbereich getrennt ist.
  • Bei bestimmten Beispielen kann der Kraftstofftank 202 Kraftstoff eines ersten Kraftstofftyps lagern, während der zweite Kraftstofftank 212 Kraftstoff eines zweiten Kraftstofftyps lagern kann, wobei der erste und der zweite Kraftstofftyp unterschiedliche Zusammensetzung haben. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann der zweite Kraftstofftyp, der in dem zweiten Kraftstofftank 212 enthalten ist, eine höhere Konzentration eines oder mehrerer Bestandteile aufweisen, die den zweiten Kraftstofftyp mit größerer relativer Klopfunterdrückungsfähigkeit als den ersten Kraftstoff versehen.
  • Beispielhaft können der erste Kraftstoff und der zweite Kraftstoff jeweils einen oder mehrere Kohlenwasserstoffbestandteile aufweisen, aber der zweite Kraftstoff kann auch eine höhere Konzentration an einem Alkoholbestandteil aufweisen als der erste Kraftstoff. Unter bestimmten Bedingungen kann dieser Alkoholbestandteil Klopfunterdrückung für die Maschine bereitstellen, wenn er in einer geeigneten Menge in Bezug auf den ersten Kraftstoff geliefert wird, und kann einen geeigneten Alkohol enthalten, wie zum Beispiel Ethanol, Methanol usw. Da Alkohol höhere Klopfunterdrückung als bestimmte auf kohlenwasserstoffbasierende Kraftstoffe, wie zum Beispiel Benzin und Diesel, aufgrund der gesteigerten latenten Zerstäubungshitze und Lastabkühlungskapazität des Alkohols bereitstellen kann, kann ein Kraftstoff, der eine höhere Konzentration an Alkoholbestandteil enthält, selektiv verwendet werden, um gesteigerte Beständigkeit gegen Maschinenklopfen während ausgewählten Betriebsbedingungen bereitzustellen.
  • Als ein anderes Beispiel kann dem Alkohol (zum Beispiel Methanol, Ethanol) Wasser hinzugefügt sein. Wasser reduziert daher die Entflammbarkeit des Alkoholbrennstoffs, was eine gesteigerte Anpassungsfähigkeit beim Lagern des Kraftstoffs ergibt. Zusätzlich verstärkt die Zerstäubungshitze des Wassergehalts die Fähigkeit des Alkoholkraftstoffs, als ein Klopfunterdrückungsmittel zu wirken. Des Weiteren kann der Wassergehalt die Gesamtkosten des Kraftstoffs verringern.
  • Als ein spezifisches nicht einschränkendes Beispiel kann der erste Kraftstofftyp in dem ersten Kraftstofftank Benzin enthalten und der zweite Kraftstofftyp in dem zweiten Kraftstofftank kann Ethanol enthalten. Als ein anderes nicht einschränkendes Beispiel kann der erste Kraftstofftyp Benzin enthalten und der zweite Kraftstofftyp kann ein Gemisch aus Benzin und Ethanol enthalten. Bei noch weiteren Beispielen können der erste Kraftstofftyp und der zweite Kraftstofftyp jeweils Benzin und Ethanol enthalten, wobei der zweite Kraftstofftyp eine höhere Konzentration an dem Ethanolbestandteil enthält als der erste Kraftstoff (zum Beispiel E10 als erster Kraftstofftyp und E85 als zweiter Kraftstofftyp). Als noch ein anderes Beispiel kann der zweite Kraftstofftyp eine relativ höhere Oktaneinstufung haben als der erste Kraftstofftyp, wodurch der zweite Kraftstoff ein effektiveres Klopfunterdrückungsmittel wird als der erste Kraftstoff. Es ist klar, dass diese Beispiele als nicht einschränkend betrachtet werden sollten, da andere Kraftstoffe, die relativ unterschiedliche Klopfunterdrückungsmerkmale haben, verwendet werden können. Bei noch anderen Beispielen kann sowohl der erste als auch der zweite Kraftstofftank den gleichen Kraftstoff lagern. Während das abgebildete Beispiel zwei Kraftstofftanks mit zwei unterschiedlichen Kraftstofftypen veranschaulicht, ist klar, dass bei alternativen Ausführungsformen nur ein einziger Kraftstofftank mit einem einzigen Kraftstofftyp vorhanden sein kann.
  • Die Kraftstofftanks 202 und 212 können sich in ihrer Kraftstofflagerkapazität unterscheiden. Bei dem abgebildeten Beispiel, bei dem der zweite Kraftstofftank 212 einen Kraftstoff mit einer höheren Klopfunterdrückungsfähigkeit lagert, kann der zweite Kraftstofftank 212 eine kleinere Kraftstofflagerkapazität als der erste Kraftstofftank 202 haben. Es ist jedoch klar, dass die Kraftstofftanks 202 und 212 bei alternativen Ausführungsformen dieselbe Kraftstofflagerkapazität haben können.
  • Kraftstoff kann zu den Kraftstofftanks 202 und 212 über jeweilige Kraftstofffülldurchlässe 204 und 214 geliefert werden. Bei einem Beispiel, bei dem die Kraftstofftanks unterschiedliche Kraftstofftypen lagern, können die Kraftstofffülldurchlässe 204 und 214 Kraftstoffidentifikationskennzeichnungen zum Identifizieren des Kraftstofftyps, der zu dem entsprechenden Kraftstofftank zu liefern ist, aufweisen.
  • Eine erste Niederdruckkraftstoffpumpe (LPP) 208 in Verbindung mit dem ersten Kraftstofftank 202 kann betätigt werden, um den ersten Kraftstofftyp von dem ersten Kraftstofftank 202 zu einer ersten Gruppe von Saugrohrinjektoren 242 über eine erste Kraftstoffdurchlass 230 zuzuführen. Bei einem Beispiel kann die erste Kraftstoffpumpe 208 eine elektrisch betriebene Niederdruckkraftstoffpumpe sein, die wenigstens teilweise innerhalb des ersten Kraftstofftanks 202 angeordnet ist. Kraftstoff, der von der ersten Kraftstoffpumpe 208 angesaugt wird, kann an einem niedrigeren Druck in ein erstes Kraftstoffverteilerrohr 240, das mit einer oder mehreren Kraftstoffinjektoren der ersten Gruppe von Saugrohrinjektoren 242 (hier auch erste der Injektorengruppen genannt) gekoppelt ist, zugeführt werden. Während das erste Kraftstoffverteilerrohr 240 als Kraftstoff zu vier Kraftstoffinjektoren der ersten Injektorengruppe 242 verteilend gezeigt ist, ist klar, dass das erste Kraftstoffverteilerrohr 240 Kraftstoff zu jeder geeigneten Anzahl von Kraftstoffinjektoren abgeben kann. Als ein Beispiel kann das erste Kraftstoffverteilerrohr 240 Kraftstoff zu einem Kraftstoffinjektor der ersten Injektorengruppe 242 für jeden Zylinder der Maschine verteilen. Zu bemerken ist, dass die erste Kraftstoffdurchlass 230 bei anderen Beispielen Kraftstoff zu dem Kraftstoffinjektoren der ersten Injektorengruppe 242 über zwei oder mehrere Kraftstoffverteilerrohre bereitstellen kann. Wenn die Maschinenzylinder zum Beispiel in einer V-Typ-Konfiguration konfiguriert sind, können zwei Kraftstoffverteilerrohre verwendet werden, um Kraftstoff von der ersten Kraftstoffdurchlass zu jedem der Kraftstoffinjektoren der ersten Injektorengruppe zu verteilen.
  • Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228, die in der zweiten Kraftstoffdurchlass 232 enthalten ist, kann Kraftstoff über LPP 208 oder LPP 218 erhalten. Bei einem Beispiel kann die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 eine mechanisch angetriebene Verdrängerpumpe sein. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 kann mit einer Baugruppe von Direktinjektoren 252 über ein zweites Kraftstoffverteilerrohr 250 und der Gruppe von Saugrohrinjektoren 242 über ein magnetspulenspulenbetätigtes Magnet 236 verbunden sein. Daher kann Kraftstoff mit niedrigerem Druck, der von der ersten Kraftstoffpumpe 208 angesaugt wird, ferner durch die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 mit Druck beaufschlagt werden, um einen Kraftstoff mit höherem Druck zur Direkteinspritzung zu dem zweiten Kraftstoffverteilerrohr 250, das mit einem oder mehreren Direktkraftstoffinjektoren 252 (hier auch zweite Injektorengruppe genannt) gekoppelt ist, zuzuführen. Bei bestimmten Beispielen kann ein Kraftstofffilter (nicht gezeigt) stromaufwärts der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 angeordnet sein, um Teilchen aus dem Kraftstoff zu entfernen. Ferner kann bei bestimmten Beispielen ein Kraftstoffdruckspeicher (nicht gezeigt) stromabwärts des Kraftstofffilters zwischen der Niederdruckpumpe und der Hochdruckpumpe gekoppelt sein.
  • Eine zweite Niederdruckkraftstoffpumpe 218 in Verbindung mit dem zweiten Kraftstofftank 212 kann betätigt werden, um den zweiten Kraftstofftyp von dem zweiten Kraftstofftank 212 zu den Direktinjektoren 252 über die zweite Kraftstoffdurchlass 232 zuzuführen. Derart verbindet die zweite Kraftstoffdurchlass 232 strömungstechnisch sowohl den ersten Kraftstofftank als auch den zweiten Kraftstofftank mit der Gruppe von Direktinjektoren. Bei einem Beispiel kann die dritte Kraftstoffpumpe 218 ebenso eine elektrisch betriebene Niederdruckkraftstoffpumpe (LPP) sein, die wenigstens teilweise innerhalb des zweiten Kraftstofftanks 212 angeordnet ist. Daher kann der Kraftstoff mit niedrigerem Druck, der von der Niederdruckkraftstoffpumpe 218 angesaugt wird, weiter durch die Kraftstoffpumpe 228 mit höherem Druck mit Druck beaufschlagt werden, um Kraftstoff mit höherem Druck für Direkteinspritzung zu dem zweiten Kraftstoffverteilerrohr 250, das mit einem oder mehreren Direktkraftstoffinjektoren gekoppelt ist, zuzuführen. Bei einem Beispiel können die zweite Niederdruckkraftstoffpumpe 218 und die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 betätigt werden, um den zweiten Kraftstofftyp mit einem höheren Kraftstoffdruck zu dem zweiten Kraftstoffverteilerrohr 250 als der Kraftstoffdruck des ersten Kraftstofftyps, der zu dem ersten Kraftstoffverteilerrohr 240 von der ersten Niederdruckkraftstoffpumpe 208 geliefert wird, zuzuführen.
  • Die Flüssigkeitsverbindung zwischen der ersten Kraftstoffdurchlass 230 und der zweiten Kraftstoffdurchlass 232 kann durch einen ersten 224 und zweiten Bypassdurchlass 234 erzielt werden. Spezifisch kann der erste Bypassdurchlass 224 den ersten Kraftstoffdurchlass 230 mit dem zweiten Kraftstoffdurchlass 232 stromaufwärts der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 koppeln, während der zweite Bypassdurchlass 234 den erste Kraftstoffdurchlass 230 mit dem zweiten Kraftstoffdurchlass 232 stromabwärts der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 koppeln kann. Ein oder mehrere Druckentlastungsventile können in den Kraftstoffdurchlässen und/oder Bypassdurchlässen enthalten sein, um einem Kraftstoffrückfluss in die Kraftstofflagertanks zu widerstehen oder zu unterbinden. Ein erstes Druckentlastungsventil 226 kann zum Beispiel im ersten Bypassdurchlass 224 vorgesehen sein, um Kraftstoffrückfluss vom zweiten Kraftstoffdurchlass 232 zum ersten Kraftstoffdurchlass 230 und dem ersten Kraftstofftank 202 zu verringern oder zu verhindern. Ein zweites Druckentlastungsventil 222 kann in der zweiten Kraftstoffdurchlass 232 vorgesehen sein, um einen Kraftstoffrückfluss von der ersten oder der zweiten Kraftstoffdurchlass in den zweiten Kraftstofftank 212 zu verringern oder zu verhindern. Bei einem Beispiel können die Pumpen mit niedrigerem Druck 208 und 218 Druckentlastungsventile in die Pumpen eingebaut haben. Die eingebauten Druckentlastungsventile können den Druck in den jeweiligen Saugpumpenkraftstoffleitungen einschränken. Ein Druckentlastungsventil, das in die erste Kraftstoffpumpe 208 eingebaut ist, kann zum Beispiel den Druck einschränken, der anderenfalls in dem ersten Kraftstoffverteilerrohr 240 erzeugt würde, wenn das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 236 (absichtlich oder unbeabsichtigt) offen wäre und während die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 pumpt.
  • Bei bestimmten Beispielen können der erste und/oder der zweite Bypassdurchlass auch verwendet werden, um Kraftstoff zwischen den Kraftstofftanks 202 und 212 zu transferieren. Der Kraftstofftransfer kann durch das Einbeziehen zusätzlicher Rückschlagventile, Druckentlastungsventile, magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventile und/oder Pumpen im ersten oder zweiten Bypassdurchlass, zum Beispiel das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 236, erleichtert werden. Bei noch anderen Beispielen kann einer der Kraftstofftanks an einer höheren Lage eingerichtet sein als der andere Kraftstofftank, wodurch Kraftstoff von dem höheren Kraftstofflagertank zu dem niedrigeren Kraftstofflagertank über einen oder mehrere der Bypassdurchlässen transferiert werden kann. Derart kann Kraftstoff zwischen Kraftstofflagertanks schwerkraftbedingt transferiert werden, ohne unbedingt eine Kraftstoffpumpe zu erfordern, um den Kraftstofftransfer zu erleichtern.
  • Die verschiedenen Bestandteile des Kraftstoffsystems 8 sind mit einem Maschinensteuersystem, wie zum Beispiel die Steuervorrichtung 12 in Verbindung. Die Steuervorrichtung 12 kann zum Beispiel eine Anzeige von Betriebszuständen von unterschiedlichen Sensoren, die mit dem Kraftstoffsystem 8 verbunden sind, zusätzlich zu den oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Sensoren empfangen. Die verschiedenen Eingaben können zum Beispiel eine Anzeige einer Kraftstoffmenge, die in jedem der Kraftstofftanks 202 und 212 gelagert ist, jeweils über Kraftstoffniveausensoren 206 und 216 umfassen. Die Steuervorrichtung 12 kann auch eine Anzeige der Kraftstoffzusammensetzung von einem oder mehreren Kraftstoffzusammensetzungssensoren zusätzlich zu oder als eine Alternative zu einer Anzeige einer Kraftstoffzusammensetzung, die von einem Abgassensor (wie zum Beispiel der Sensor 126 der 1) abgeleitet wird, empfangen. Eine Anzeige dieser Kraftstoffzusammensetzung des in den Kraftstofflagertanks 202 und 212 gelagerten Kraftstoffs kann jeweils von den Kraftstoffzusammensetzungssensoren 210 und 220 gegeben werden. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Kraftstoffzusammensetzungssensoren an irgendeiner geeigneten Lage entlang der Kraftstoffdurchlässen zwischen den Kraftstofflagertanks und ihren jeweiligen Kraftstoffinjektorengruppen vorgesehen sein. Der Kraftstoffzusammensetzungssensor 238 kann zum Beispiel an dem ersten Kraftstoffverteilerrohr 240 oder entlang der ersten Kraftstoffdurchlass 230 vorgesehen sein, und/oder der Kraftstoffzusammensetzungssensor 248 kann an dem zweiten Kraftstoffverteilerrohr 250 oder entlang der zweiten Kraftstoffdurchlass 232 vorgesehen sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die Kraftstoffzusammensetzungssensoren der Steuervorrichtung 12 einen Hinweis auf eine Konzentration eines Klopfunterdrückungsbestandteils, der in dem Kraftstoff enthalten ist, oder einen Hinweis auf eine Oktanzahl des Kraftstoffs liefern. Zum Beispiel können ein oder mehrere Kraftstoffzusammensetzungssensoren eine Anzeige eines Alkoholgehalts des Kraftstoffs liefern.
  • Zu bemerken ist, dass die relative Lage der Kraftstoffzusammensetzungssensoren innerhalb des Kraftstoffzuführsystems unterschiedliche Vorteile bieten kann. Zum Beispiel können die Sensoren 238 und 248, die an den Kraftstoffverteilerrohren oder entlang der Kraftstoffdurchlässen, die die Kraftstoffinjektoren mit einem oder mehreren Kraftstofftanks koppeln, eine Anzeige einer resultierenden Kraftstoffzusammensetzung liefern, wobei zwei oder mehrere unterschiedliche Kraftstoffe kombiniert werden, bevor sie zu der Maschine geliefert werden. Die Sensoren 210 und 220 können im Gegensatz dazu eine Anzeige der Kraftstoffzusammensetzung an den Kraftstofftanks bereitstellen, die sich von der Zusammensetzung des tatsächlich zu der Maschine zugeführten Kraftstoffs unterscheidet.
  • Die Steuervorrichtung 12 kann auch den Betrieb jeder der Kraftstoffpumpen 208, 218 und 228 steuern, um eine Menge, einen Druck, eine Strömungsrate usw. des zu der Maschine gelieferten Kraftstoffs einzustellen. Als ein Beispiel kann die Steuervorrichtung 12 eine Druckeinstellung, eine Pumpenhubmenge, einen Pumpenarbeitszyklusbefehl und/oder eine Kraftstoffströmungsrate der Kraftstoffpumpen zum Liefern von Kraftstoff zu verschiedenen Stellen des Kraftstoffsystems variieren. Ein Treiber (nicht gezeigt), der elektronisch mit der Steuervorrichtung 12 gekoppelt ist, kann verwendet werden, um nach Bedarf ein Steuersignal zu jeder der Niederdruckpumpen zu senden, um die Ausgabe (das heißt Geschwindigkeit) der jeweiligen Niederdruckpumpe einzustellen. Die Menge des ersten oder zweiten Kraftstofftyps, der zu der Direktinjektorengruppe über die Direkteinspritzungspumpe geliefert wird, kann eingestellt werden, indem die Ausgabe der ersten oder zweiten LPP und der Direkteinspritzungspumpe eingestellt und koordiniert wird. Die Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck und die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck können zum Beispiel betätigt werden, um einen vorgeschriebenen Kraftstoffverteilerrohrdruck aufrechtzuerhalten. Ein Kraftstoffverteilerrohrdrucksensor, der mit dem zweiten Kraftstoffverteilerrohr gekoppelt ist, kann konfiguriert sein, um eine Schätzung des Kraftstoffdrucks, der an der Gruppe Direktinjektoren verfügbar ist, bereitzustellen. Dann können basierend auf einem Unterschied zwischen dem geschätzten Verteilerrohrdruck und einem gewünschten Verteilerrohrdruck die Pumpenausgaben eingestellt werden. Bei einem Beispiel, bei dem die Hochdruckkraftstoffpumpe eine Verdrängerpumpe ist, kann die Steuervorrichtung ein Strömungssteuerventil der Hochdruckpumpe einstellen, um das effektive Pumpvolumen jedes Pumpenhubs zu variieren.
  • Während die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in Betrieb ist, stellt daher der Strom von Kraftstoff durch sie eine ausreichende Pumpenschmierung und -kühlung bereit. Während Zuständen, bei welchen der Betrieb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe nicht erforderlich ist, wie zum Beispiel, wenn keine Kraftstoffdirekteinspritzung gefordert wird und/oder wenn das Kraftstoffniveau in dem zweiten Kraftstofftanks 212 unterhalb eines Schwellenwerts ist (das heißt, dass nicht genug Klopfunterdrückungskraftstoff verfügbar ist), wird die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe eventuell nicht ausreichend geschmiert, wenn der Kraftstoffstrom durch die Pumpe unterbrochen wird.
  • Unter Bezugnahme auf 3, zeigt diese ein zweites beispielhaftes Kraftstoffsystem zum Zuführen von Kraftstoff zu der Maschine 10 der 1. Viele Vorrichtungen und/oder Bestandteile des Kraftstoffsystems der 3 sind dieselben Vorrichtungen und/oder Bestandteile wie die in 2 gezeigten. Der Kürze halber tragen die Vorrichtungen und Bestandteile des Kraftstoffsystems der 2 und die, die in dem Kraftstoffsystem der 3 enthalten sind, dieselbe Bezeichnung und die Beschreibung dieser Vorrichtungen und Bauteile wird in der Beschreibung der 3 weggelassen.
  • Das Kraftstoffsystem der 3 führt Kraftstoff von einem einzigen Kraftstofftank zu Direktinjektoren 252 und Saugrohrinjektoren 242 zu. Bei anderen Beispielen kann Kraftstoff jedoch nur zu den Direktinjektoren 252 zugeführt werden, und die Saugrohrinjektoren 242 können weggelassen werden. In diesem beispielhaften System führt die Niederdruckkraftstoffpumpe 208 Kraftstoff zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 über die Kraftstoffdurchlass 302 zu. Die Steuervorrichtung 12 stellt die Ausgabe der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 durch Einstellen eines Strömungssteuerventils der Direkteinspritzungspumpe 228 ein. Die Direkteinspritzungspumpe kann das Bereitstellen von Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteilerrohr 250 während ausgewählter Zustände stoppen, wie zum Beispiel während der Verlangsamung des Fahrzeugs oder während das Fahrzeug bergab fährt. Ferner können, während der Verlangsamung des Fahrzeugs oder während das Fahrzeug bergab fährt, ein oder mehrere Direktkraftstoffinjektoren 252 deaktiviert werden.
  • 4 zeigt eine erste beispielhafte Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228, die in den Systemen der 2 und 3 gezeigt ist. Der Einlass 403 der Kompressionskammer 408 der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe wird mit Kraftstoff über eine Niederdruckkraftstoffpumpe, wie in den 2 und 3 gezeigt, versorgt. Der Kraftstoff kann bei seiner durchlass durch die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 mit Druck beaufschlagt und zu einem Kraftstoffverteilerrohr durch den Pumpenausgang 404 geliefert werden. In dem abgebildeten Beispiel kann die Direkteinspritzungspumpe 228 eine mechanisch angetriebene Verdrängerpumpe sein, die einen Pumpenkolben 406 und eine Kolbenstange 420, eine Pumpenkompressionskammer 408 (hier auch Kompressionskammer genannt) und einen Schrittraum 418 aufweist. Der Kolben 406 weist eine Oberseite 405 und eine Unterseite 407 auf. Der Schrittraum und die Kompressionskammer können Hohlräume aufweisen, die auf entgegengesetzten Seiten des Pumpenkolbens positioniert sind. Bei einem Beispiel kann die Maschinensteuervorrichtung 12 konfiguriert sein, um den Kolben 406 in der Direkteinspritzungspumpe 228 durch Antreiben des Nockens 410 anzutreiben. Der Nocken 410 weist vier Verteilernocken auf und vervollständigt eine Umdrehung pro zwei Umdrehungen der Maschinenkurbelwelle.
  • Ein magnetspulenbetätigtes Einlassrückschlagventil 412 kann mit dem Pumpeneinlass 403 gekoppelt sein. Die Steuervorrichtung 12 kann konfiguriert sein, um den Kraftstoffstrom durch das Einlassrückschlagventil 412 zu regeln, indem das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil (basierend auf der magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventilkonfiguration) im Gleichlauf mit dem Antriebsnocken erregt und entregt wird. Das Einlassrückschlagventil 412, das magnetspulenbetätigt ist, kann daher in zwei Modi betätigt werden. In einem ersten Modus wird das magnetspulenbetätigte Rückschlagventil 412 innerhalb des Einlasses 403 positioniert, um die Menge an Kraftstoff, die stromaufwärts des magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventils 412 strömt, einzuschränken (zum Beispiel unterbinden). Vergleichsweise wird in dem zweiten Modus das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 412 effektiv deaktiviert, und Kraftstoff kann stromaufwärts und stromabwärts des Einlassrückschlagventils strömen.
  • Das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 412 kann daher konfiguriert sein, um die Kraftstoffmasse, die in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe komprimiert wird, zu regeln. Bei einem Beispiel kann die Steuervorrichtung 12 eine Schließsteuerung des magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventils einstellen, um die komprimierte Kraftstoffmasse zu regeln. Zum Beispiel kann ein verzögertes Schließen des Einlassrückschlagventils die Menge an Kraftstoffmasse, die in die Kompressionskammer 408 eingeführt wird, verringern. Die magnetspulenspulenbetätigten Öffnungs- und Schließsteuerungen können in Bezug auf Hubsteuerungen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe koordiniert sein.
  • Der Pumpeneinlass 499 erlaubt einen Kraftstoffstrom zu dem Rückschlagventil 402 und dem Druckentlastungsventil 401. Das Rückschlagventil 402 ist stromaufwärts des magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventils 412 entlang der durchlass 435 positioniert. Das Rückschlagventil 402 ist vorgespannt, um Kraftstoffstrom aus dem magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventil 412 und Pumpeneinlass 499 zu verhindern. Das Rückschlagventil 402 erlaubt den Strom von der Niederdruckkraftstoffpumpe zu dem magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventil 412. Das Rückschlagventil 402 ist parallel mit dem Druckentlastungsventil 401 gekoppelt. Das Druckentlastungsventil 401 erlaubt den Kraftstoffstrom aus dem magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventil 412 zu der Niederdruckkraftstoffpumpe, wenn der Druck zwischen dem Druckentlastungsventil 401 und dem magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventil 412 größer ist als ein vorbestimmter Druck (zum Beispiel 20 bar). Wenn das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 412 deaktiviert wird (das heißt elektrisch nicht erregt wird), funktioniert das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil in einem Durchgangsmodus, und das Druckentlastungsventil 401 regelt den Druck in der Kompressionskammer 408 auf die einzige Druckentlastungseinstellung des Druckentlastungsventils 401 (zum Beispiel 15 bar). Das Regeln des Drucks in der Kompressionskammer 408 erlaubt, dass sich ein Druckunterschied von der Kolbenoberseite 405 zu der Kolbenunterseite 407 bildet. Der Druck in dem Schrittraum 418 ist der Druck des Auslasses der Niederdruckpumpe (zum Beispiel 5 bar), während der Druck an der Kolbenoberseite der Druck des Druckentlastungsventils (zum Beispiel 15 bar) ist. Der Druckunterschied erlaubt es dem Kraftstoff, von der Kolbenoberseite 405 zu der Kolbenunterseite 407 durch den Abstand zwischen dem Kolben 406 und der Pumpenzylinderwand 450 zu sickern und dadurch die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 zu schmieren. Auf diese Weise erfährt das Kolbenoberteil 405 während der hauptsächlichen Dauer des Kompressionshubs den durch das Druckentlastungsventil 402 eingestellten Druck, und beim Einlasshub stellt sich ein geringer Druckunterschied zwischen dem Oberteil 405 und dem Unterteil 407 des Kolbens ein.
  • Der Kolben 406 bewegt sich aufwärts und abwärts. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 ist in einem Kompressionshub, wenn sich der Kolben 406 in eine Richtung verlagert, die das Volumen der Kompressionskammer 408 verringert. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 ist in einem Ansaughub, wenn sich der Kolben 406 in eine Richtung verlagert, die das Volumen der Kompressionskammer 408 erhöht.
  • Ein Vorwärtsströmungs-Auslassrückschlagventil 416 kann stromabwärts eines Auslasses 404 der Kompressionskammer 408 gekoppelt sein. Das Auslassrückschlagventil 416 öffnet sich, um es Kraftstoff zu erlauben, von dem Kompressionskammerauslass 404 nur dann in ein Kraftstoffverteilerrohr zu strömen, wenn ein Druck an dem Auslass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 (zum Beispiel ein Kompressionskammerauslassdruck) höher ist als der Druck des Kraftstoffverteilerrohrs. Daher kann die Steuervorrichtung 12, wenn der Betrieb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe nicht gefordert wird, das magnetspulenspulenbetätigte Einlassrückschlagventils 412 deaktivieren, und das Druckentlastungsventil 401 regelt den Druck in der Kompressionskammer auf einen einzigen im Wesentlichen konstanten (zum Beispiel Einstelldruck ±0,5 bar) Druck. Die Steuervorrichtung 12 deaktiviert einfach das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 412, um die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 zu schmieren. Ein Ergebnis dieses Regelverfahrens besteht darin, dass das Kraftstoffverteilerrohr in etwa auf den Entlastungsdruck von 402 geregelt wird. Wenn das Ventil 402 daher eine Druckentlastungseinstellung von 10 bar hat, wird der Druck des Kraftstoffverteilerrohrs 15 bar, weil diese 10 bar zu den 5 bar des Saugpumpendrucks hinzugefügt werden. Spezifisch wird der Kraftstoffdruck in der Kompressionskammer 408 während des Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 geregelt. Während mindestens des Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228, wird daher der Pumpe Schmierung bereitgestellt. Wenn die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe einen Ansaughub beginnt, kann der Kraftstoffdruck in der Kompressionskammer verringert werden, während immer noch ein Niveau an Schmierung bereitgestellt wird, solange der Druckunterschied besteht.
  • Bezugnehmend nun auf 5A wird ein anderes Beispiel einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 gezeigt. Viele Vorrichtungen und/oder Bestandteile der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 5A sind dieselben Vorrichtungen und/oder Bestandteile wie die in 4 gezeigten. Der Kürze halber tragen die Vorrichtungen und Bestandteile der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 4 und die, die in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 5A enthalten sind, dieselbe Bezeichnung und die Beschreibung dieser Vorrichtungen und Bauteile wird in der Beschreibung der 5A weggelassen.
  • Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 weist einen Druckspeicher 502 auf, der entlang der Pumpendurchlass 435 zwischen dem magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventil 412 und dem Druckentlastungsventil 401 positioniert ist. Bei einem Beispiel ist der Druckspeicher 502 ein Druckspeicher zu 15 bar. Der Druckspeicher 502 ist daher konzipiert, um in einem Druckbereich aktiv zu sein, der unterhalb des Druckentlastungsventils 401 liegt. Der Druckspeicher 502 Druckspeichert Kraftstoff, wenn sich der Kolben 406 in einem Kompressionshub befindet, und gibt Kraftstoff frei, wenn sich der Kolben in einem Ansaughub befindet. Ein Druckunterschied von der Kolbenoberseite 405 zu der Kolbenunterseite 407 existiert folglich während des Kompressions- und Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228. Wenn die Stange ferner mit der Position in Verbindung ist, die am wenigsten Hub von dem Nocken 410 bereitstellt, ist der Druckunterschied im Wesentlichen derselbe wie wenn die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228 in einem Kompressionshub ist. Das Druckentlastungsventil 401 und der Druckspeicher 502 Druckspeichern Kraftstoff und geben mit Kraftstoff aus der Kompressionskammer 408 frei, wenn das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil deaktiviert ist.
  • Der Druckspeicher kann derart konstruiert sein, dass er voraufgeladen ist, indem der Druckspeicher vor dem Kompressionshub des Pumpenkolbens einen Überdruck aufrechterhält. Die 5B zeigt ein Druck-Volumendiagramm 500 der Direkteinspritzpumpe der 5A, worin die Horizontalachse den Zylinderhubraum und die Vertikalachse den Kompressionskammerdruck der Pumpe darstellt. Im Diagramm 500 werden mehrere Grafiken gezeigt, die jeweils einem bestimmten Druckspeicher entsprechen, wobei einige dieser Druckspeicher voraufgeladen sind, wie dies untenstehend detaillierter beschrieben wird. Der Gesamthubraum des Pumpenkolbens kann einen üblichen Wert von beispielsweise 0,25 cm3 betragen, wie dies in der 5B durch das Bezugszeichen 505 gezeigt wird. Die Grafik 510 zeigt die Korrelation von Druck und Volumen, wenn ein Druckspeicher verwendet wird (Druckspeicher 502), der nicht voraufgeladen ist, wobei die Grafik beim Punkt 503 (Ausgangspunkt) mit einem Druck von 0 bar und einem Zylinderhubraum von 0 cm3 beginnt und sich linear fortsetzt, bis ein Hubraum von 0.25 cm3 erreicht wird. Dann zeigt die Grafik 520 die Korrelation, wenn ein auf 14 bar voraufgeladener Druckspeicher verwendet wird, wobei die Grafik beim Punkt 507 mit einem Druck von 14 bar beginnt. Es ist zu beachten, dass sich beim Erreichen eines Schwellenwertdrucks 511 der Gradient der Grafik 502 ändert und bis zum Erreichen des Schwellenwertdrucks des Hubraums 505 zu einer Horizontalen wird. Beim Schwellenwertdruck 511 kann es sich um einen Wert von beispielsweise 30 bar handeln, welcher der Einstellung des Druckentlastungsventils 401 entspricht, welches den Maximaldruck innerhalb der Kompressionskammer 408 und der Einlassleitungen 403 sowie 435 regelt. Schlussendlich zeigt die Grafik 530 die Korrelation, die sich einstellt, wenn ein Druck verwendet wird, der auf 26 bar voraufgeladen ist, wobei die Grafik beim Punkt 509 mit einem Druck von 26 bar beginnt und sich bis zum Erreichen des Schwellenwertdrucks 511 (30 bar) erhöht.
  • Es ist zu beachten, dass sich der Gradient der Grafik 530 in der 5B wesentlich vom Gradienten der Grafiken 510 und 520 verschieden (steiler) ist. Der Grund hierfür kann darin liegen, dass der Druckspeicher der Grafik 530 aus einem anpassungsfähigeren Material als die Druckspeicher der Grafiken 510 und 520 besteht. Demzufolge steigt der Druck im Druckspeicher der Grafik 530 nicht in der gleichen Weise wie in den Druckspeichern der Grafiken 510 und 520 an. Durch Veränderung des Druckverminderungsgrades im Druckspeicher 502 kann auch die Effizienz der Direkteinspritzungspumpe verstellt werden. Falls die Direkteinspritzungspumpe den meisten Hubraum zum Erreichen des notwendigen Einspritzdrucks aufwendet, kann die Pumpe in ihrer Fähigkeit, das notwendige Kraftstoffvolumen mit dem notwendigen Druck zu fördern, eingeschränkt werden. Eine Voraufladung des Druckspeichers 502 kann die Direkteinspritzungspumpe dabei unterstützen, dass diese die notwendigen Kraftstoffvolumen und -drücke erreicht.
  • Unter Bezugnahme auf 6, ist ein Beispiel einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpen-Betriebsabfolge eines früheren Stands der Technik gezeigt. Die Abfolge veranschaulicht den Betrieb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wenn der Kraftstoffstrom aus der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr gestoppt wird.
  • Die erste Plotterdarstellung von der Oberseite der 6 her zeigt den Nockenhub der Direkteinspritzungskraftstoffpump in Bezug auf die Zeit. Die Y-Achse stellt den Nockenhub der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der 6 zu der rechten Seite der 6 zu. Der Nockenhub steigt während eines Kompressionshubs um 100 Nockenwellengrad. Der Nockenhub sinkt während des Ansaughubs um 80 Nockenwellengrad.
  • Die zweite Plotterdarstellung von der Oberseite der 6 her zeigt den Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in Bezug auf die Zeit. Die Y-Achse stellt den Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der 6 zu der rechten Seite der 6 zu. Die horizontale Linie 602 stellt den Auslassdruck der Niederdruckpumpe an der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar, wenn die Niederdruckpumpe in Betrieb ist, das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil in einem durchgehenden Zustand ist und wenn kein Nettokraftstoffstrom zu dem Kraftstoffverteilerrohr besteht.
  • Die vertikalen Kennzeichnungen T1–T4 zeigen die wichtigen Zeitpunkte während der Betriebsabfolge der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe an. Der Zeitpunkt T1 stellt den Beginn des ersten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T2 stellt das Ende des ersten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und den Beginn des Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T3 stellt das Ende des ersten Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und den Beginn eines zweiten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T4 stellt das Ende des zweiten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar.
  • 6 zeigt, dass der Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe nahe dem Auslassdruck der Niederdruckkraftstoffpumpe während des ersten und des zweiten Kompressionshubs sowie während des ersten und zweiten Ansaughubs ist. Das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil wird in einem Durchgangszustand betrieben, so dass die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe keinen Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteilerrohr pumpt. Der Kraftstoffdruck an der Schrittkammer ist an dem Auslassdruck der Niederdruckkraftstoffpumpe. Daher wird wenig, wenn überhaupt Schmierung der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe bereitgestellt.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist eine beispielhafte Betriebsabfolge der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der in 4 gezeigten Kraftstoffpumpe gezeigt. Die Abfolge veranschaulicht den Betrieb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wenn der Kraftstoffstrom aus der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr gestoppt ist.
  • Die erste Plotterdarstellung von der Oberseite der 7 her zeigt den Direkteispritzungskraftstoffpumpen-Nockenhub in Bezug auf die Zeit. Die Y-Achse stellt den Nockenhub der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der 7 zu der rechten Seite der 7 zu.
  • Die zweite Plotterdarstellung von der Oberseite der 7 her zeigt den Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpen in Bezug auf die Zeit. Die Y-Achse stellt den Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der 7 zu der rechten Seite der 7 zu. Die horizontale Linie 702 stellt den Auslassdruck der Niederdruckpumpe dar. Die horizontale Linie 704 stellt den Druck dar, zu dessen Regeln das Entlastungsventil 401 der 4 eingestellt ist.
  • Die vertikalen Kennzeichnungen T10–T13 zeigen die wichtigen Zeitpunkte während der Betriebsabfolge der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe an. Der Zeitpunkt T10 stellt den Beginn des ersten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T11 stellt das Ende des ersten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und den Beginn des Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T12 stellt das Ende des ersten Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und den Beginn eines zweiten Kompressionshubs dar. Der Zeitpunkt T13 stellt das Ende des zweiten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar.
  • 7 zeigt, dass der Druck für Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe während des ersten und des zweiten Kompressionshubs steigt. Der Druck in der Schrittkammer (nicht gezeigt) ist an einem Auslassdruck der Niederdruckkraftstoffpumpe während des ersten und des zweiten Kompressionshubs sowie während des ersten und des zweiten Ansaughubs. Ein Druckunterschied entwickelt sich folglich zwischen der Kolbenoberseite und der Kolbenunterseite und erlaubt es dem Kraftstoffrohr, sich zwischen den Kolben und die Kompressionskammerwände zu zwängen, was die Pumpe schmiert. Während des ersten Ansaughubs sinkt der Druckunterschied. Eine verringerte Schmierungsmenge kann folglich während des Ansaughubs bereitgestellt werden. Wenn der Nockenhub gleich null ist und der Nockenbasiskreis in mechanischer Verbindung mit dem Kolben ist, wird der Druck in der Kompressionskammer ferner auf den Druckausgang der Niederdruckpumpe verringert, was Kraftstoff zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zuführt. Das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil wird in einem Durchgangszustand betrieben, so dass die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe keinen Kraftstoff zu dem Kraftstoffverteilerrohr pumpt. Daher ist der Druck in der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe während des Kompressionshubs und während eines Teils des Ansaughubs größer als der Auslassdruck der Niederdruckpumpe. Die Schmierung der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe wird folglich im Vergleich zu dem Stand der Technik gesteigert.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist eine beispielhafte Betriebsabfolge der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der in 5A gezeigten Kraftstoffpumpe gezeigt. Die Abfolge veranschaulicht den Betrieb der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wenn der Kraftstoffstrom aus der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr gestoppt ist.
  • Die erste Plotterdarstellung von der Oberseite der 8 her zeigt den Einspritzungskraftstoffpumpen-Nockenhub in Bezug auf die Zeit. Die Y-Achse stellt den Nockenhub der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der 8 zu der rechten Seite der 8 zu.
  • Die zweite Plotterdarstellung von der Oberseite der 8 her zeigt den Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in Bezug auf die Zeit. Die Y-Achse stellt den Kompressionskammerdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt von der linken Seite der 8 zu der rechten Seite der 8 zu. Die horizontale Linie 802 stellt den Auslassdruck der Niederdruckpumpe dar.
  • Die vertikalen Kennzeichnungen T20–T23 zeigen die wichtigen Zeitpunkte während der Betriebsabfolge der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe an. Der Zeitpunkt T20 stellt den Beginn des ersten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T21 stellt das Ende des ersten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und den Beginn des Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar. Der Zeitpunkt T22 stellt das Ende des ersten Ansaughubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und den Beginn eines zweiten Kompressionshubs dar. Der Zeitpunkt T23 stellt das Ende des zweiten Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe dar.
  • 8 zeigt, dass der Druck für Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe während des ersten und des zweiten Kompressionshubs und während des ersten Ansaughubs erhöht wird. Der Druck in der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe ist daher an einem Druck, der größer ist als der Auslassdruck der Niederdruckpumpe, im Wesentlichen konstant. Der Druck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe ist an dem konstanten erhöhten Druck nach einem ersten Kompressionshub der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, nachdem das zylinderspulenbetriebene Rückschlagventil in einen Durchgangsmodus gestellt wurde. Ein Druckunterschied entwickelt sich folglich zwischen der Kolbenoberseite und der Kolbenunterseite und erlaubt es dem Kraftstoffrohr, sich zwischen den Kolben und die Kompressionskammerwände zu zwängen, was die Pumpe schmiert. Der Druckspeicher 502 in 5A erlaubt es dem Druck in der Kompressionskammer, während des Ansaughubs der Pumpe im Wesentlichen konstant zu bleiben.
  • Obwohl diese Schmierungsstrategie ein Problem des Stoppens der Schmierung, wenn das DI-System nicht in Gebrauch war, behebt, kann die Schmierung, die in den 7 und 8 auftritt, sogar eine bessere Schmierung ergeben als wenn nur ein kleiner Teil des vollen Hubs der Pumpe aus dem Kraftstoffverteilerrohr gepumpt wird.
  • Ein anderes Merkmal ist, dass das System in 8, da der Druckspeicherdruck verwendet wird, um den Kolben „hinunter zuschieben“, mehr Energie bewahrt, als wenn es wie in 7 gezeigt gesteuert würde. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Flüssigkeitsdruck mit demselben Druck sowohl am Kompressionshub als auch am Einlasshub anliegt. Falls der Druckspeicher voraufgeladen ist (wie vorstehend in Bezug auf die 5A beschrieben), werden die Grafik der 8 und somit der Schmierungsgrad der Pumpe erhöht.
  • Unter Bezugnahme auf 9, ist ein Verfahren zum Betreiben einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe gezeigt. Das Verfahren der 9 kann in einem nicht flüchtigen Druckspeicher der Steuervorrichtung 12, wie in 1–5 gezeigt, als eine ausführbare Anweisung gespeichert werden. Das Verfahren der 9 kann die Abfolgen, die in den 7 und 8 gezeigt sind, bereitstellen.
  • Bei 902 bestimmt das Verfahren 900 die Betriebsbedingungen. Die Betriebsbedingungen können die Maschinendrehzahl, die Maschinenlast, die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Bremspedalposition, die Maschinentemperatur, die Umgebungslufttemperatur und den Druck des Kraftstoffverteilerrohrs umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Das Verfahren 900 geht nach dem Bestimmen der Betriebsbedingungen zu 904 weiter.
  • Bei 904 beurteilt das Verfahren 900, ob das Kraftstoffsystem nur ein Direkteinspritzungssystem ist. Wenn das Verfahren 900 urteilt, dass keine Saugrohrinjektoren vorhanden sind und dass das System nur ein Direkteinspritzungssystem ist, lautet die Antwort ja, und das Verfahren 900 geht zu 906 weiter. Anderenfalls ist die Antwort nein, und das Verfahren 900 geht zu 908 weiter.
  • Bei 906 urteilt das Verfahren 900, ob sich der Kolben in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe hin- und her bewegt, während weniger als eine Kraftstoffschwellenmenge von der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in das Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr strömt. Bei einem Beispiel beträgt die Kraftstoffschwellenmenge null. Bei einem anderen Beispiel, ist die Kraftstoffschwellenmenge eine Kraftstoffmenge, die kleiner ist als eine Kraftstoffmenge für den Leerlauf der Maschine. Wenn das Verfahren 900 urteilt, dass sich der Kolben in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe hin- und her bewegt und weniger als eine Schwellenkraftstoffmenge von der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in das Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr strömt, lautet die Antwort ja, und das Verfahren 900 geht zu 918 weiter. Anderenfalls ist die Antwort nein, und das Verfahren 900 geht zum Ende.
  • Bei 908 bestimmt das Verfahren 900 eine Kraftstoffmenge, die über die Direktinjektoren zu der Maschine zu liefern ist, und eine Kraftstoffmenge, die über die Saugrohrkraftstoffinjektoren zu der Maschine zu liefern ist. Bei einem Beispiel wird die Kraftstoffmenge, die über Saugrohr- und Direktinjektoren zu liefern ist, empirisch bestimmt und in zwei Tabellen oder Funktionen gespeichert, eine Tabelle für die Saugrohrinjektionsmenge und eine Tabelle für die Direkteinspritzungsmenge. Die zwei Tabellen werden anhand der Maschinendrehzahl und Last indexiert. Diese Tabellen geben eine Kraftstoffmenge aus, die zu den Maschinenzylindern jedes Zylinderzyklus einzuspritzen ist. Das Verfahren 900 geht zu 910 weiter, nachdem die Kraftstoffmengen, die direkt einzuspritzen sind und durch das Saugrohr einzuspritzen sind bestimmt wurden.
  • Bei 910 wird bestimmt, ob Kraftstoff zu der Maschine über das Saugrohr und Direktinjektoren oder nur über Direktinjektoren zu liefern ist oder nicht. Bei einem Beispiel urteilt das Verfahren 900, ob Kraftstoff zu der Maschine über Saugrohr- und Direktinjektoren oder nur über Direktinjektoren zu liefern ist, basierend auf dem Ausgang aus den Tabellen bei 908. Wenn das Verfahren 900 urteilt, Kraftstoff zu der Maschine über Saugrohr und Direktinjektoren oder nur über Direktinjektoren zuzuführen, lautet die Antwort ja, und das Verfahren 900 geht zu 912 weiter. Anderenfalls lautet die Antwort nein, und Kraftstoff wird nicht über Direktinjektoren eingespritzt, während die Maschine dreht und sich der Kolben der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe hin- und her bewegt. Wenn die Antwort nein lautet, geht das Verfahren 900 zu 914 weiter.
  • Bei 912 stellt das Verfahren 900 den Arbeitszyklus eines Signals ein, das zu dem magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventil 412 in den 4 und 5 geliefert wird, um den Strom durch die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe einzustellen, um die gewünschte Kraftstoffmenge bereitzustellen, um direkt eingespritzt zu werden, und den gewünschten Kraftstoffdruck in das Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr bereitzustellen. Der Arbeitszyklus des magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventils steuert wie viel des tatsächlichen Hubs der Pumpe zum Kraftstoffpumpen eingesetzt wird. Bei einem Beispiel wird der Arbeitszyklus erhöht, um den Strom durch die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und zu dem Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr zu erhöhen. Wenn das Kraftstoffsystem eine einzige Niederdruckkraftstoffpumpe aufweist, wird die Niederdruckkraftstoffpumpenvorgabe als Reaktion auf die zu der Maschine zu liefernde Kraftstoffmenge eingestellt. Der Auslass der Niederdruckkraftstoffpumpe wird zum Beispiel erhöht, wenn die zu der Maschine eingespritzte Kraftstoffmenge erhöht wird. Wenn das Kraftstoffsystem zwei Niederdruckkraftstoffpumpen aufweist, wird der Auslass der ersten Niederdruckkraftstoffpumpe als Reaktion auf die von den Saugrohrkraftstoffinjektoren eingespritzte Kraftstoffmenge eingestellt. Der Auslass der zweiten Niederdruckkraftstoffpumpe wird als Reaktion auf die von den Direktkraftstoffinjektoren eingespritzte Kraftstoffmenge eingestellt. Dann wird Kraftstoff zu der Maschine über die Saugrohr- und Direktkraftstoffinjektoren zugeführt. Das Verfahren 900 geht zum Ende, nachdem die Direkt- und Niederdruckpumpen eingestellt wurden.
  • Bei 914 urteilt das Verfahren 900, ob Kraftstoff zu der Maschine über Saugrohrinjektoren zu liefern ist oder nicht. Bei einem Beispiel urteilt das Verfahren 900, ob Kraftstoff zu der Maschine nur über Saugrohrinjektoren basierend auf dem Ausgang der zwei Tabellen bei 908 zu liefern ist. Wenn die Menge der Direktkraftstoffeinspritzung null oder niedriger als eine Kraftstoffschwellenmenge ist, die erforderlich ist, damit die Maschine im Leerlauf dreht und Saugrohrinjektion gefordert wird, geht das Verfahren 900 zu 916 weiter. Anderenfalls sind Saugrohrkraftstoffeinspritzung und direkt Kraftstoffeinspritzung nicht gefordert und das Verfahren 900 geht zu 918 weiter. Die Saugrohrkraftstoffeinspritzung und direkt Kraftstoffeinspritzung können während niedriger Maschinenbelastungszustände, zum Beispiel, wenn das Fahrzeug langsamer wird oder bergab fährt, nicht gefordert werden.
  • Bei 916, stellt das Verfahren 900 den Auslass der Niederdruckkraftstoffpumpe ein. Wenn das Kraftstoffsystem nur eine einzige Niederdruckkraftstoffpumpe aufweist, wird der Auslass der Niederdruckkraftstoffpumpe als Reaktion auf die Menge an eingespritztem Saugrohrkraftstoff und den gewünschten Saugrohrinjektor-Kraftstoffverteilerrohrdruck eingestellt. Wenn das Kraftstoffsystem zwei Niederdruckkraftstoffpumpen aufweist, wird der Auslass der ersten Niederdruckkraftstoffpumpe als Reaktion auf die von den Saugrohrkraftstoffinjektoren eingespritzte Kraftstoffmenge eingestellt. Der Auslass der zweiten Niederdruckkraftstoffpumpe wird als Reaktion auf den Kraftstoffdruck in einer durchlass eingestellt, die strömungstechnische Verbindung zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe und der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe bereitstellt. Insbesondere wird die Niederdruckpumpenvorgabe als Reaktion auf den Kraftstoffdruck zwischen der Niederdruckkraftstoffpumpe und der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe eingestellt. Kraftstoff wird dann zu der Maschine über die Saugrohrkraftstoffinjektoren und nicht über die Direktkraftstoffinjektoren eingespritzt.
  • Bei 918 beurteilt das Verfahren 900, ob die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe mit Kraftstoffpumpenschmierung mit vollem Nockenhub (zum Beispiel Kompressionshub und Ansaughub und, bei bestimmten Beispielen, wenn der Kolben mit einem Nockenbasiskreis in Verbindung ist) versorgt wird oder nicht. Bei einem Beispiel urteilt das Verfahren 900, ob Schmierung mit vollem Nockenhub der Direkteinspritzungs-Kraftstoffpumpe zuzuführen ist oder nicht, darauf basierend, ob der Druckspeicher 502 der 5A in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe oder dem Kraftstoffsystem enthalten ist. Wenn der Druckspeicher vorhanden ist und der Kraftstoffstrom von der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe niedriger ist als eine Schwellenkraftstoffströmungsrate, lautet die Antwort ja, und das Verfahren 900 geht zu 920 weiter. Anderenfalls ist die Antwort nein, und das Verfahren 900 geht zu 922 weiter.
  • Bei 920 regelt das Verfahren 900 den Kraftstoffdruck in der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe über ein Druckentlastungsventil 401 und den Druckspeicher 502 wie in 5A gezeigt, obwohl andere Regelsysteme ebenfalls in Betracht gezogen werden. Der Kraftstoffdruck in der Kompressionskammer wird auf einen einzigen Druck geregelt, der größer ist als der Druckausgang der Niederdruckkraftstoffpumpe, die den Kraftstoff zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe liefert. Durch Regeln des Drucks in der Kompressionskammer entwickelt sich ein Druckunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite des Kolbens der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und der Kraftstoffstrom von der Kolbenoberseite zu der Unterseite liefert Schmierung zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe. Gleichzeitig wird der Kraftstoffstrom aus der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr gestoppt, weil der Druck in dem Direktkraftstoffeinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr größer ist als der Auslassdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe wird folglich ohne Erhöhen des Drucks des Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohrs geschmiert. Zusätzlich wird die Schmierung der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe bereitgestellt, wenn der Kraftstoffstrom durch die Direktkraftstoffinjektoren gestoppt ist. Derart kann die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe geschmiert werden, während der Auslass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffverteilerrohr null oder niedriger ist als eine Schwellenkraftstoffströmungsrate. Das Verfahren 900 geht zum Ende, nachdem ein Schmieren mit vollem Nockenhub beginnt.
  • Bei 922 urteilt das Verfahren 900, ob die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe mit Kraftstoffpumpenschmierung mit halben Nockenhub (zum Beispiel Kompressionshub) zu versorgen ist oder nicht. Bei einem Beispiel urteilt das Verfahren 900, ob Schmierung mit vollem Nockenhub der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zuzuführen ist, darauf basierend, ob das Druckentlastungsventil 401 der 4 in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe oder in dem Kraftstoffsystem enthalten ist. Wenn das Druckentlastungsventil Druckspeicher vorhanden ist und der Kraftstoffstrom von der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe niedriger ist als eine Schwellenkraftstoffströmungsrate, lautet die Antwort ja, und das Verfahren 900 geht zu 924 weiter. Anderenfalls ist die Antwort nein, und das Verfahren 900 geht zu 930 weiter.
  • Bei 930 öffnet das Verfahren 900 das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil 412, das in den 4 und 5 gezeigt ist, um es dem Rückschlagventil zu erlauben, als eine Durchgangsvorrichtung zu arbeiten. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe entwickelt Kraftstoffdruck an dem Auslass 404 nicht, wenn das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil in einem Durchgangsmodus betrieben wird. Der Druck des Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohrs steigt daher nicht, die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe kann jedoch in diesem Zustand während einer begrenzten Zeitspanne betätigt werden, um eine Verschlechterung der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe einzuschränken. Das Verfahren 900 geht zum Ende weiter, nachdem das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil in einem Durchgangsmodus betätigt wurde.
  • Bei 924 regelt das Verfahren 900 den Kraftstoffdruck in der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe über ein Druckentlastungsventil 401 wie in 4 gezeigt, obwohl andere Regelsysteme ebenfalls in Betracht gezogen werden. Der Kraftstoffdruck in der Kompressionskammer wird während des Kompressionshubs der Pumpe auf einen einzigen Druck geregelt, der größer ist als der Druckauslass der Niederdruckkraftstoffpumpe, die den Kraftstoff zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe liefert. Durch Regeln des Drucks in der Kompressionskammer entwickelt sich ein Druckunterschied zwischen der Oberseite und der Unterseite des Kolbens der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe und der Kraftstoffstrom von der Kolbenoberseite zu der Unterseite liefert Schmierung zu der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe. Gleichzeitig wird der Kraftstoffstrom aus der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr gestoppt, weil der Druck in dem Direktkraftstoffeinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohr größer ist als der Ausgangsdruck der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe. Die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe wird folglich ohne Erhöhen des Drucks des Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerrohrs geschmiert. Zusätzlich wird die Schmierung der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe bereitgestellt, wenn der Kraftstoffstrom durch die Direktkraftstoffinjektoren gestoppt ist. Derart kann die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe geschmiert werden, während der Auslass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffverteilerrohr null oder niedriger ist als eine Schwellenkraftstoffströmungsrate. Das Verfahren 900 geht zum Ende, nachdem ein Schmieren bei halbem Nockenhub beginnt.
  • Als Zusammenfassung des Verfahrens 900 der 9, ist, wenn die Pumpe einen ausreichenden Druck aufrechterhält, um die Einspritzung über die Direktinjektoren zu unterstützen, das magnetspulenbetätigte Einlassrückschlagventil nicht energiebeaufschlagt (energielos bzw. ohne Energie). Das magnetspulenbetätigte Ventil muss u. U. während eines Leerlaufs der Direkteinspritzung oder eines Leerlaufs der Einlasseinspritzung nicht notwendig sein. Während dieses Betriebszustands kann die minimale Schmierungsanforderung der Pumpe durch die mechanische Anordnung des Pumpensystems gewährleistet sein.
  • Bezugnehmend nun auf die 10, zeigt diese ein zweites beispielhaftes Kraftstoffsystem zum Zuführen von Kraftstoff zu der Maschine 10 der 1. Viele Vorrichtungen und/oder Bestandteile des Kraftstoffsystems der 10 sind dieselben Vorrichtungen und/oder Bestandteile wie die in 2 gezeigten. Der Kürze halber tragen die Vorrichtungen und Bestandteile des Kraftstoffsystems der 2 und die, die in dem Kraftstoffsystem der 10 enthalten sind, dieselbe Bezeichnung und die Beschreibung dieser Vorrichtungen und Bauteile wird in der Beschreibung der 10 weggelassen.
  • Das Kraftstoffsystem der 10 zeigt der Kraftstoffdurchlass 1002, der von der Kraftstoffpumpe 228 zu dem Saugrohr-Kraftstoffinjektionsverteilerrohr 240 und den Kraftstoffinjektoren 242 führt. Der Kraftstoffdurchlass 1002 erlaubt es dem Kraftstoff, sowohl mit dem Schrittraum als auch mit der Kompressionskammer der Pumpe in Berührung zu kommen. Der Kraftstoff kann dann Wärme aufnehmen und zu dem PI-Kraftstoffsystem wie gezeigt austreten. Dieser Kraftstoff tritt in die Hochdruckpumpe ein und verlässt sie, der Kraftstoff tritt jedoch am Pumpenansaugdruck ein und aus (zum Beispiel derselbe Druck wie beim Auslass durch die Niederdruckkraftstoffpumpe 208).
  • 11 zeigt eine andere beispielhafte Direkteinspritzungskraftstoffpumpe 228. Viele Vorrichtungen und/oder Bestandteile der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 11 sind dieselben Vorrichtungen und/oder Bestandteile wie die in 4 gezeigten. Der Kürze halber tragen die Vorrichtungen und Bestandteile der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 4 und die, die in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 11 enthalten sind, dieselbe Bezeichnung und die Beschreibung dieser Vorrichtungen und Bauteile wird in der Beschreibung der 11 weggelassen.
  • Die Kraftstoffpumpe der 11 weist eine Kraftstoffdurchlass 1002 auf, die es dem Kraftstoff erlaubt, mit dem Schrittraum 418 und der Kompressionskammer 408 der Pumpe in Berührung zu kommen, bevor er zu den Saugrohrkraftstoffinjektoren weitergeht. Indem es dem Kraftstoff erlaubt wird, mit Teilen der Hochdruckkraftstoffpumpe 228 in Berührung zu kommen, kann es möglich sein, die Hochdruckkraftstoffpumpe 228 abzukühlen.
  • Daher kann eine der in den 4, 5 oder 11 gezeigten, beispielhaften Pumpen ausgewählt werden, und ein Kraftstoffverteilerrohrdruck, der größer ist als der Saugpumpendruck, kann durch ein Eingreifen des magnetspulenbetätigten Rückschlagventils bereitgestellt werden.
  • Ein anderes Beispiel einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe (DI-Kraftstoffpumpe) 228 wird in der 12 vorgestellt, wobei im Unterschied zur Pumpe 228 der 5A ein Druckspeicher 425 als Teil einer unterschiedlichen Ausbildung enthalten ist. Zahlreiche Vorrichtungen bzw. Bauteile in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 12 sind mit den in der 5A gezeigten Vorrichtungen bzw. Bauteilen identisch. Der Kürze halber werden Vorrichtungen bzw. Bauteile der Direktkraftstoffeinspritzungspumpe der 5A, die in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 12 enthalten sind, mit denselben Bezugszeichen versehen, und die Beschreibung dieser Vorrichtungen und Bauteile entfällt deshalb in der Beschreibung der 12.
  • Der Druckspeicher 425 unterscheidet sich vom Druckspeicher 502 der 5A darin, dass der Druckspeicher 425 die Form eines Totraumvolumens bzw. eines Spielraums umfasst, wobei es sich dabei um einen zusätzlichen, unnachgiebigen Behälter handelt, der ein Innenraumvolumen ohne zusätzliche Bauteile umfasst. Die Nützlichkeit des Totraumvolumens ergibt sich aus dem Zufluss einer Flüssigkeit in den unnachgiebigen Behälter des Totraumvolumens. Der Druckspeicher 425 kann in seiner Größe je nach dem verwendeten Kraftstoffsystem unterschiedlich sein, wobei der Druckspeicher in dieser Ausführungsform ein Volumen von 30 cm3 aufweist. In der 5A ergibt sich der offensichtliche Flüssigkeitszufluss aus der effektiven Unnachgiebigkeit einer Flüssigkeit (des Kraftstoffs), die auf einen Zuflussbehälter bzw. den Druckspeicher 502 einwirkt. In der 12 ergibt sich der offensichtliche Flüssigkeitszufluss aus der effektiven Unnachgiebigkeit einer Flüssigkeit (des Kraftstoffs), die auf einen unnachgiebigen Behälter bzw. auf ein Totraumvolumen 425 einwirkt.
  • Die Hinzufügung des Druckspeichers beeinflusst das Pumpensystem mehrfach. Ein Merkmal besteht darin, dass sich bei größerem Innenraumvolumen des Druckspeichers der Spitzendruck bzw. der Maximaldruck (obere Schwellenwert) der Kompressionskammer innerhalb der Direkteinspritzungspumpe verringert. Dies wird mit der Gleichung für den Kompressionsmodul eines Materials demonstriert, wobei es sich in diesem Fall beim Material um Kraftstoff handelt. Eine Abwandlung der Gleichung kann als dP = K·(dV/(V + dV)) geschrieben werden, worin dV den Pumpenhubraum, K den Kompressionsmodul des Kraftstoffes, V das Spielraumvolumen und dP die Druckveränderung darstellt. Angenommen, dass es sich bei diesem Beispiel um Benzin handelt, das hier als Kraftstoff verwendet wird, kann dessen Kompressionsmodul als 1300 MPa geschätzt werden. Der typische Hubraum einer Direkteinspritzungspumpe kann als 0,25 cm3 angenommen werden. Bei der gleichen Direkteinspritzungspumpe beträgt das Spielraumvolumen ohne das zusätzliche Totraumvolumen 1,4 cm3. Mit einem zusätzlichen Totraumvolumen wird das Spielraumvolumen der Pumpe effektiv vergrößert, und es kann auf einen Wert von beispielsweise 30 cm3 oder mehr vergrößert werden. Wie aus der Kompressionsmodul-Gleichung ersichtlich, verringert sich der Druckunterschied bei einem größerem Spielraumvolumen V, was einen verringerten Maximaldruck der Kompressionskammer ergibt. Auf diese Weise dient das Totraumvolumen 425 einem ähnlichen Zweck wie das Druckentlastungsventil 401 in der 5A. Es ist zu beachten, dass der oben erwähnte Druckunterschied dP von verschiedenen anderen Faktoren als den vorliegend erwähnten abhängig sein kann. Bei den anderen Faktoren kann es sich u.a. um Undichtigkeiten beim Pumpenkolben sowie um Volumenverlust beim Rückschlagventil handeln. Die allgemeine Korrelation zwischen der Größe des Totraumvolumens und dem Druckunterschied bleibt jedoch gleich.
  • Die Korrelation zwischen Totraumvolumen (Druckspeicher) und Maximaldruck in der Kompressionskammer ist aus der 13 ersichtlich, in der die Größe des Totraumvolumens als Horizontalachse und der Maximaldruck in der Kompressionskammer als Vertikalachse dargestellt sind. Die Grafik 300 zeigt, dass sich bei verringertem Maximaldruck der Kompressionskammer die Größe des Totraumvolumens entsprechend vergrößert. Als beispielhafte Werte, die Punkte in der Grafik 300 bilden, stellt der Punkt 305 15 cm3 dar, während der Punkt 315 einen Druck von 20 MPa darstellt. In ähnlicher Weise stellt der Punkt 310 30 cm3 dar, während der Punkt 320 einen Druck von 10 MPa darstellt.
  • Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass das wahlweise Hinzufügen des Totraumvolumens 425 zur Pumpe 228 die Ansprechzeit der Pumpe auf Druck verringern kann. Dementsprechend kann das optionale Rückschlagventil 430 in Reihe zum Druckspeicher 425 hinzugefügt werden, um eine Verschlechterung der Ansprechzeit der Pumpe zu verhindern, wie in der 12 gezeigt. Das zusätzliche Rückschlagventil 430 erzielt dieses Ergebnis, erlaubt jedoch gleichzeitig, dass das Totraumvolumen 425 den Druck in der Kompressionskammer der Pumpe begrenzt. Wie in der 12 gezeigt, befinden sich das Rückschlagventil 430 und der Druckspeicher 425 in Reihe entlang einer Leitungsführung, die vom Pumpendurchlass 435 separat ist, auf dem sich das Magnetventil 412 befindet.
  • Aus der 5A ist bekannt, dass es dem Druckentlastungsventil 401 bei der Deaktivierung (Abschaltung) des magnetspulenbetätigten Rückschlagventils 412 ermöglicht wird, den Druck in der Kompressionskammer 408 zu regeln, wobei das Druckentlastungsventil auf einen bestimmten Druck (wie z.B. 15 bar) ausgelegt ist. Im Hinblick auf die oben erwähnte Kompressionsmodul-Gleichung und das Ergebnis, dass das Totraumvolumen 425 die Erhöhung des Drucks in der Kompressionskammer begrenzt, wird das Druckentlastungsventil 401 effektiv durch das Totraumvolumen 425 ersetzt, da beide im Wesentlichen den gleichen Zweck erfüllen. Wie in der 12 gezeigt, wird das Druckentlastungsventil 401 der 5A entfernt, da das Totraumvolumen 425 die Funktion des Druckentlastungsventils, d.h. die Begrenzung des Drucks in der Kompressionskammer der Pumpe, ersetzt. Alternativ dazu kann das Entlastungsventil 401 gegebenenfalls im System der 12 enthalten sein, aber dessen Funktion ist im Wesentlichen überflüssig. Das Totraumvolumen 425 wird hydraulisch aktiv, sobald der Druck in der Kompressionskammer der Pumpe den im Totraumvolumen 425 herrschenden Druck übersteigt.
  • Die Pumpe 228 der 12 weist auch eine Lecköffnung 431 auf, die parallel zum Rückschlagventil 430 angeordnet ist, und die es dem Druck in der Pumpenkammer ermöglicht, sich mit steigender Maschinen- und Pumpendrehzahl zu erhöhen. Die Lecköffnung 431 kann weiterhin eine allmähliche Steigerung des Drucks über die wünschenswerte Begrenzung des Drucks in der Kompressionskammer hinaus verhindern. Die Lecköffnung 431 erlaubt dem innerhalb des Totraumvolumens 425 eingeschlossenen Kraftstoff das langsame Zurückströmen in den Pumpendurchlass 435. Es sei hier erwähnt, dass sowohl das Rückschlagventil 430 als auch die Lecköffnung 431 optional sind, und dass deren Einbezug die Feineinstellung des Drucks der Pumpe 228 und die Strömungseigenschaften bei abgeschaltetem Magnetventil 412 unterstützen können. Des Weiteren können die Bauteile 430 und 431 einen ähnlichen Effekt wie den obenerwähnten Vorgang der Voraufladung des Druckspeichers 502 erzeugen.
  • Für den allgemeinen Betrieb der Direkteinspritzungspumpe 228 mit dem Druckspeicher 425 muss das magnetspulenbetätigte Ventil 412 während des Kompressionshubs der Pumpe in einen Durchlasszustand (abgeschalteten Zustand) befohlen werden, so dass sich der Druckspeicher 425 in einer Strömungsverbindung mit der Kompressionskammer 408 der Pumpe befindet. In dieser Ausbildung kann das zusätzliche Volumen von 30 cm3 des Druckspeichers 425 zur Bereitstellung von Druck und Kraftstoff and die Pumpe zum kleineren Spielraumvolumen (1,4 cm3) der Pumpe 228 hinzuaddiert werden.
  • Die Erfinder haben hierbei erkannt, dass Direkteinspritzungskraftstoffpumpen einen als Rückfluss bekannten Vorgang aufweisen können. Ein Rückfluss kann sich in kolbenbetriebenen Pumpen, wie z.B. in den 4, 5A, 11 und 12 gezeigten Direkteinspritzungspumpen 228 ereignen, wobei ein Teil der geförderten Flüssigkeit (in diesem Fall Kraftstoff) wiederholt zur Oberseite und Unterseite des Pumpenkolbens hinein- und wieder hinausgedrückt und in eine Niederdruckkraftstoffleitung gedrückt wird. In der vorliegenden Beschreibung kann die Direkteinspritzungspumpe sowohl von der Oberseite als auch von der Unterseite des Kolbens her mit der Niederdruckleitung in Strömungsverbindung stehen, wie dies in der 12 gezeigt wird. Die Niederdruckkraftstoffleitung kann mehrere Zweigleitungen enthalten, die sich an der Einlassseite der Pumpe bzw. gegengleich stromaufwärts der Pumpe befinden.
  • Der Ablauf eines Pumpenrückflusses wird wie folgt beschrieben. Während des Kompressionshubs der Pumpe können sich bei der Bewegung des Pumpenkolbens vom unteren Totpunkt (UT) zum oberen Totpunkt (OT) zwei Rückflussereignisse einstellen. Zum Ersten kann Flüssigkeit von der Oberseite des Kolbens rückwärts in die Niederdruckleitung gedrückt werden. Zum Zweiten kann Flüssigkeit aus der Niederdruckleitung in das sich unter dem Kolben befindende Volumen angesaugt werden. Das sich unter dem Kolben befindende Volumen, auch als Schrittraum 418 bekannt, wie in 12 gezeigt, wird durch einen Durchmesserunterschied zwischen dem Kolben 406 und der Kolbenstange (bzw. dem Kolbenschaft) 420 erzeugt. Die Kolbenstange kann einen kleineren Durchmesser als der Durchmesser des Kolbens aufweisen, wie dies bei der Ausbildung vieler Direkteinspritzungskraftstoffpumpen der Fall sein kann. In der Folge des Durchmesserunterschieds weist die Kolbenstange ein kleineres Volumen als jenes des Kolbens auf, was das leere Volumen (Fehlen von Material) auf der Unterseite des Kolbens bewirkt.
  • Während des Ansaughubs (Einlasshubs) der Pumpe bei der Bewegung des Pumpenkolbens vom OT zum UT können sich zwei zusätzliche Rückflussereignisse einstellen. Zum Ersten kann Flüssigkeit von der Unterseite des Kolbens (dem sich unter dem Kolben befindenden Volumen, Schrittraum 418) aus rückwärts in die Niederdruckleitung gedrückt werden. Zum Zweiten kann Flüssigkeit von der Niederdruckleitung zur Oberseite des Kolbens angesaugt werden (in die Kompressionskammer 408 hinein).
  • Der Effekt des Pumpenrückflusses bzw. der Übergangsströmungen des Kraftstoffs an der Ober- und Unterseite des Kolbens kann die natürliche Frequenz der Niederdruckkraftstoffversorgungsleitung anregen, da die Niederdruckkraftstoffversorgungsleitung sowohl mit der Rückseite des Pumpenkolbens als auch mit der Oberseite des Kolbens verbunden sein kann, wie dies in 12 ersichtlich ist. Die wiederholte, reversierende Kraftstoffströmung an beiden Seiten des Kolbens kann einen Kraftstoffdruck und Strömungsimpulse erzeugen, die zumindest teilweise mehrere Probleme bewirken können. Bei einem dieser Probleme kann es sich um eine Lärmsteigerung handeln, die durch die Strömungsimpulse bewirkt wirkt, wobei hier zusätzliche Geräuschminderungsbauteile erforderlich sind, die sonst unnötig wären. Bei einem anderen Problem kann es sich um die Anforderung nach einem höheren mittleren Pumpenansaugdruck handeln, um den Kraftstoffimpulsen entgegenzuwirken. Zudem können in der Pumpe und im Kraftstoffsystem zusätzliche mechanische Belastungen bewirkt werden, die teure Vorbeugungsmaßnahmen und/oder teure Reparaturen bedingen würden, sollten sich Ausfälle von mechanischen Komponenten ergeben. Ein Pumpenrückfluss kann andere damit verbundene Probleme bewirken, die hier nicht erläutert werden.
  • Die Erfinder haben hierbei erkannt, dass das oben erwähnte Problem zumindest teilweise durch eine modifizierte Hochruckpumpe (und die damit verwandten Systembauteile) angegangen werden können, die u.a. ein Totraumvolumen und ein Rückschlagventil, wie dies zuvor in Bezug auf die 12 erläutert worden ist, sowie eine Veränderung bei der Größe der Kolbenstange aufweist. Diese physischen Modifikationen können miteinander kombiniert werden, um ein von dem in den 4, 5A, 11 und 12 gezeigten unterschiedliches Pumpensystem zu schaffen.
  • Die 14 zeigt ein modifiziertes Pumpensystem, das den Grad des Pumpenrückflusses begrenzen kann, dessen damit verbundene Probleme vorstehend beschrieben worden sind. Bei vielen Vorrichtungen und/oder Bauteilen in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 14 handelt es sich um die gleichen Vorrichtungen und/oder Bauteile wie in der 12 gezeigt. Der Kürze halber werden Vorrichtungen und Bauteile der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 12, die in der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe der 14 enthalten sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es wird auf die Beschreibung dieser Vorrichtungen und Bauteile in der Beschreibung der 14 verzichtet. Beim Druckspeicher 425 der 14 handelt es sich im Wesentlichen und den gleichen Druckspeicher 425 der 12, der sich jedoch in einer anderen Position befindet.
  • Im Unterschied zur Direkteinspritzungspumpe der 12 wird das Direkteinspritzungskraftstoffverteilerrohr 250 in der 14 mit mehreren Direktinjektoren 252 und einem Kraftstoffzusammensetzungssensor 248 gezeigt, der als mit der Steuervorrichtung 12 verbunden gezeigt ist. In anderen Ausführungsformen kann es sich beim Sensor 248 um einen unterschiedlichen Sensor, wie z.B. um einen Kraftstoffverteilerrohrdrucksensor oder einen anderen, durch die Anforderungen des jeweiligen Kraftstoffsystems gegebenen geeigneten Sensor, handeln. Die Kraftstoffpumpe 228 der 14 kann den Grad des Pumpenrückflusses mittels diverser geänderter und zusätzlicher Merkmale, die hier beschrieben werden, zu mindern versuchen. Zum Ersten kann das Rückschlagventil 402 stromabwärts des Pumpeneinlasses 499 angeordnet werden, wobei ein Zweck des Ventils 402 darin bestehen kann, den Kraftstoffstrom aus der Pumpenkammer 408 zurück in die Niederdruckleitung 498 zu verhindern (stoppen). Zum Zweiten beträgt das Totraumvolumen 425 im Wesentlichen gleich viel wie das Totraumvolumen 425 der 12 und kann unmittelbar stromabwärts des Rückschlagventils 402 positioniert werden. Als solches können das Rückschlagventil 402 und das Totraumvolumen 425 in Serie mit dem magnetspulenbetätigten Rückschlagventil 412 ausgerichtet sein, wobei sich alle stromaufwärts des Einlasses 403 der Kompressionskammer der Direkteinspritzungspumpe befinden. Beim Totraumvolumen 425 kann es sich um ein eigenständiges Volumen, wie z.B. um 10 cm3, oder um einen anderen, für das Direkteinspritzungspumpensystem geeigneten Wert handeln.
  • Wie vorstehend erwähnt, trägt das Totraumvolumen 425 effektiv zum Spielraumvolumen der Direkteinspritzungspumpe bei, das in 14 als Spielraumvolumen 478 bezeichnet ist. Ein üblicher Wert für das Spielraumvolumen einer Direkteinspritzungspumpe kann 3 cm3 betragen. Der Hubraum der Direkteinspritzungspumpe, bzw. das vom Kolben 406 bei der Bewegung vom OT zum UT oder umgekehrt bestrichene Volumen, wird als Pumpenhubraum 477 bezeichnet. Wiederrum kann ein typischer Wert für den Hubraum einer Direkteinspritzungspumpe 0,25 cm3 betragen. Um dies zu wiederholen: bei den mit einem Pumpenrückfluss verbundenen Problemen geht es um zweierlei. Kraftstoff kann wiederholt von der Oberseite 405 und der Unterseite 407 des Kolbens 406 ausgestoßen und angesaugt werden, wobei ein unerwünschter Druck und Krafstoffströmungsimpulse entstehen. Das Hinzufügen des Rückschlagventils 402 und des Totraumvolumens 425 kann sich in einem reduzierten oder eliminierten Pumpenrückfluss niederschlagen, wobei dem Kraftstoff das Einströmen in die Niederdruckleitung 498 durch das Rückschlagventil 402 unmöglich gemacht wird und der durch die Kompressionskammer 408 erzeugte Kraftstoffdruck in das Totraumvolumen 425 geleitet werden kann, welches als Vorratsreservoir dienen kann, zu welchem der Kolben 406 Kraftstoff drücken kann, während das magnetspulenbetätigte Rückschlagventil 412 abgeschaltet (zum Durchfluss offen) ist. Das in der 14 gezeigte System kann Druckimpulse reduzieren bzw. eliminieren und gleichzeitig verhindern, dass Kraftstoff von der Kompressionskammer 408 in die Niederdruckleitung 498 hineinströmt.
  • Es kann jedoch an der Unterseite 407 des Kolbens 406 weiterhin zu einem Kraftstoffrückfluss kommen. Wie oben beschrieben, weisen viele Direkteinspritzungspumpen einen Kolben 406 mit einem größeren Durchmesser als die Kolbenstange 420 (bzw. der Kolbenschaft) auf, wobei die Kolbenstange dazu ausgebildet ist, um in Kontakt mit einer darauf einwirkenden Bewegung des Nockens 410 zu stehen. Als solcher kann ein Stangenraum 418 (wie aus der 12 ersichtlich) durch den Unterschied zwischen den Volumen des Kolbens und des Schafts gebildet werden. Tatsächlich kann der Schrittraum 418 als Kompressionskammer an der Rückseite des Kolbens 406 wirken, welche den Kraftstoff gegenüber der Kompressionskammer 408 unter Druck setzt. Wie vorstehend beschrieben, kann sich aus der gegenläufigen Veränderung des Volumens des Schrittraums 418 ein Pumpenrückfluss ergeben.
  • Wieder bezugnehmend auf die 14 kann ein weiteres Merkmal in der Pumpe 228 enthalten sein, welches die Größe des Schafts 420 verändert. In dieser Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Schafts 420 gleich oder im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Kolbens 406. Um leicht zwischen dem Schaft und dem Kolben in der 14 zu unterscheiden, wird der Durchmesser des Schafts 420 als geringfügig kleiner als der Durchmesser des Kolbens 406 gezeigt, während die Durchmesser in Wirklichkeit gleich sind. Daraus ergibt sich, dass der Schrittraum 18 der 12 vom Schaft 420 in 14 ausgefüllt wird, womit die Kompressionskammer (der Schrittraum 418) an der Rückseite des Kolbens 406 eliminiert wird. Mit anderen Worten befindet sich an der Rückseite des Kolbens 406 während der gesamten Bewegung des Kolbens kein Leervolumen zwischen dem Kolben und dem Schaft. Zudem befindet sich nirgends um den Schaft herum innerhalb des durch die Zylinderwandung 450 und den Zylinderboden 451 definierten Volumens ein Leervolumen. Auf diese Weise wird im Wesentlich bei der Bewegung des Kolbens 406 (und des Schafts) vom OT zum UT und umgekehrt kein Kraftstoff in die Niederdruckleitung 497 ausgestoßen und von dieser angesaugt, womit Impulse (Pumpenrückfluss) an der Unterseite des Kolbens 406 reduziert oder eliminiert werden.
  • Durch eine Verringerung oder Abschaffung eines Pumpenrückflusses können sich mehrere Nutzen ergeben. Zum Ersten kann die Pumpe im Vergleich zu einer Pumpe ohne die veränderten und zusätzlichen Merkmale der 14 während Leerlaufbedingungen, die PFI (Indirekteinspritzung) und/oder DI (Direkteinspritzung) umfassen, weniger Lärm produzieren, während das magnetspulenbetätigte Rückschlagventil abgeschaltet ist.
  • Zudem kann die Pumpe bei Leerlaufbedingungen eine Schmierung aufrechterhalten, währenddem kein Kraftstoff durch das Rückschlagventil 416 und in das Kraftstoffrohr 250 fließt (Kraftstoffdurchfluss = 0). Da das Totraumvolumen 425 je nach den Anforderungen des Kraftstoffsystems verändert werden kann, kann schlussendlich ein vergrößertes Totraumvolumen die Druckregulierung der Direkteinspritzungspumpe 228 ermöglichen, indem sich Überdruck im Totraumvolumen 425 statt im Kraftstoffrohr 250 aufbaut. Bei dem in der 14 gezeigten Totraumvolumen 425 handelt es sich um einen Spielraum, d.h. um ein Bauteil welches wesentlich weniger teuer sein kann als andere, kompliziertere Bauteile. Auf diese Weise können sich kostspielige Druckregulierungsvorrichtungen erübrigen.
  • Es versteht sich, dass es sich bei der in der 14 gezeigten Ausführungsform der Direkteinspritzungspumpe 228 und der verwandten Merkmale um ein bildhaftes und nicht-einschränkendes Beispiel vieler möglicher Ausbildungen handelt. Merkmale sowie Bauteile der 14 können verschoben und/oder ausgetauscht werden, wobei das hier beschriebene Ergebnis, nämlich das Reduzieren bzw. Eliminieren des Pumpenrückflusses an der Oberseite und Unterseite des Kolbens 406 durch geometrische Veränderungen an den Pumpenbauteilen und das Hinzufügen anderer Pumpenbauteile, aufrechterhalten bleibt.
  • Zusammenfassend kann das Hinzufügen des Totraumvolumens 425 und des Rückschlagventils 402 gemeinsam mit den gleichen Durchmessern des Kolbens 406 und des Schafts 420 einen Rückfluss von Kraftstoff in die Niederdruckversorgungsseite (Niederdruckkraftstoffleitungen 497 und 498) im Wesentlichen verhindern und somit Druckimpulse reduzieren. Diese zusätzlichen Merkmale, die sowohl in der 14 als auch in der 12 (mit der Lecköffnung 431) gezeigt werden, können die mit Pumpenrückfluss, Pumpenlärmbelästigung und ungenügender Pumpenschmierung verbundenen, nachteiligen Auswirkungen abschwächen. Da des Weiteren ein erhöhter Pumpenansaugdruck notwendig sein kann, um die durch einen Pumpenrückfluss bewirkten Kraftstoffimpulse zu überwinden, dann das Hinzufügen der obenerwähnten Bauteile den Energiebedarf des Pumpensystems reduzieren, da Kraftstoffimpulse reduziert werden.
  • Zu bemerken ist, dass die hier beschriebenen Steuer- und Schätzungsabläufe mit unterschiedlichen Maschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier beschriebenen Prozessabfolgen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien aufweisen, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können die veranschaulichten Handlungen, Operationen oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge, parallel ausgeführt oder in bestimmten Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht zwingend erforderlich, um die Zielsetzungen, Merkmale und Vorteile der beispielhaften Ausführungsformen, die hier beschrieben wurden, zu verwirklichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt; Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen oder Funktionen können wiederholt in Abhängigkeit von der besonderen angewandten Strategie ausgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen einen grafischen Code darstellen, der in einen computerlesbaren Druckspeicherträger in dem Maschinensteuersystem zu programmieren ist.
  • Es ist klar, dass die Konfigurationen und Abläufe, die hier offenbart sind, beispielhafter Art sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht einschränkend betrachtet werden dürfen, denn zahlreiche Variationen sind möglich. Die oben stehende Technologie kann zum Beispiel an Motoren des Typs V-6, I-4, I-6, V-12, 4-Zylinder-Boxermotoren und anderen Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Subkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie weitere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Subkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder Gleichwertiges beziehen. Solche Ansprüche müssen als das Einbauen eines oder mehrerer solcher Elemente aufweisend verstanden werden, die zwei oder mehrere solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Subkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können anhand einer Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch die Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche, seien sie im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen im Geltungsbereich weiter, enger, gleich oder unterschiedlich, werden als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung liegend betrachtet.
  • Bezugszeichenliste
  • Fig. 9
    • START
    902
    BESTIMMEN DER BETRIEBSBEDINGUNGEN
    904
    DI EINZIGES EINSPRITZSYSTEM?
    JA
    906
    BETRIEB DI-PUMPE WÄHREND HINZUFÜGEN VON KRAFTSTOFF WENIGER ALS EINE KRAFTSTOFFSCHWELLENMENGE ZUM KRAFTSTOFFVERTEILERROHR?
    NEIN
    908
    BESTIMMEN DER KRAFTSTOFFMENGE, DIE ZU DER MASCHINE ÜBER JEDE INJEKTORENGRUPPE ZU LIEFERN IST
    910
    KRAFTSTOFF ZU MASCHINE ÜBER PI UND DI ODER NUR ÜBER DI LIEFERN?
    914
    KRAFTSTOFF ZU MASCHINE ÜBER PI LIEFERN?
    916
    LP-PUMPE LIEFERT KRAFTSTOFF ZU MASCHINE UND STELLT GEWÜNSCHTEN DRUCK IN LP-KRAFTSTOFFVERTEILERROHR BEREIT
    912
    DI UND LP-PUMPEN EINSTELLEN, UM KRAFTSTOFF ZU DER MASCHINE ZUZUFÜHREN UND GEWÜNSCHTEN DRUCK IN KRAFTSTOFFVERTEILERROHREN BEREITZUSTELLEN
    918
    DI-PUMPEN-VOLLHUBKOMPENSATION VORHANDEN?
    930
    MAGNETSPULENBETÄTIGTES RÜCKSCHLAGVENTIL IM DURCHGANGSMODUS
    922
    DI-PUMPE HALBHUBKOMPENSATION VORHANDEN?
    924
    KONSTANTEN DRUCK ÜBER DI-KOLBEN WÄHREND KOMPRESSIONSHUBS BEREITSTELLEN, DER GRÖSSER IST ALSDRUCK VON LP-PUMPE OHNE STEIGERUNG DES DRUCKS IN DI-KRAFTSTOFFVERTEILERROHR
    920
    KONSTANTEN DRUCK ÜBER DI-KOLBEN BEREITSTELLEN, DER GRÖSSER IST ALS DRUCK VON LP-PUMPE OHNE STEIGERUNG DES DRUCKS IN DI-KRAFTSTOFFVERTEILERROHR
    ENDE

Claims (20)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, das Folgendes umfasst: während ein magnetspulenbetätigtes Rückschlagventil am Einlass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe während eines Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in einen Durchlasszustand versetzt wird, steht ein stromaufwärts des magnetspulenbetätigten Rückschlagventils angeordneter Druckspeicher in Strömungsverbindung mit einer Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, wobei der Druckspeicher ein Totraumvolumen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe um ein Volumen ergänzt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin einen Druck in der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe umfasst, wobei der Druck einen Druckunterschied bereitstellt, der größer ist als ein Schwellenwert-Druckunterschied zwischen einer Oberseite und einer Unterseite eines Pumpenkolbens während des Kompressionshubs der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Druck über den Druckspeicher bei dessen Bereitstellen von Kraftstoff und Druck an die Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe geregelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei einem sich vergrößernden internen Volumen des Druckspeichers sich ein oberer Schwellenwertdruck in der Kompressionskammer der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe vermindert.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich zwischen dem Druckspeicher und dem Magnetrückschlagventil ein Rückschlagventil befindet.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei eine Lecköffnung parallel zum Rückschlagventil platziert ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe über einen Nocken angetrieben wird.
  8. Kraftstoffsystem, das Folgendes umfasst: eine Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, die einen Kolben, eine Kompressionskammer und einen Nocken zum Bewegen des Kolbens aufweist, ein magnetspulenspulenbetätigtes Rückschlagventil zum Regeln des Kraftstoffstroms, das an einem Einlass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe positioniert ist, ein Rückschlagventil, das stromaufwärts des magnetspulenspulenbetätigten Rückschlagventils positioniert ist, und ein stromaufwärts des Rückschlagventils angeordneter Druckspeicher, wobei der Druckspeicher ein Totraumvolumen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe um ein Volumen ergänzt.
  9. Kraftstoffsystemsystem nach Anspruch 8, wobei der Druckspeicher auf einer vom magnetspulenbetätigten Rückschlagventil separaten Leitungsführung in Serie mit dem Rückschlagventil positioniert ist.
  10. Kraftstoffsystem nach Anspruch 8, das weiterhin eine Lecköffnung aufweist, die parallel zum Rückschlagventil positioniert ist.
  11. Kraftstoffsystem nach Anspruch 8, das weiterhin eine Steuervorrichtung mit Anweisungen zum Betreiben des magnetspulenbetätigten Rückschlagventils zur Regulierung des Kraftstoffstroms durch die Direkteinspritzungskraftstoffpumpe umfasst.
  12. Kraftstoffsystem das Folgendes umfasst: eine Direkteinspritzungskraftstoffpumpe, die einen Kolben, eine Kompressionskammer, einen Kolbenschaft und einen Nocken zum Bewegen des Kolbens aufweist, wobei der Kolben und der Kolbenschaft gleiche Durchmesser aufweisen, ein magnetspulenspulenbetätigtes Rückschlagventil zum Regeln des Kraftstoffstroms, das an einem Einlass der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe positioniert ist, einen stromaufwärts des Rückschlagventils positionierten Druckspeicher, sowie ein stromaufwärts des Druckspeichers angeordnetes Rückschlagventil.
  13. Kraftstoffsystem nach Anspruch 12, wobei es sich bei dem Druckspeicher um ein Totraumvolumen handelt, das einen unnachgiebigen Behälter mit einem Spielraum und keine zusätzlichen Komponenten umfasst.
  14. Kraftstoffsystem nach Anspruch 12, wobei der Druckspeicher ein Totraumvolumen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe um ein Totraumvolumen ergänzt, wenn sich das magnetspulenspulenbetätigte Rückschlagventil in einem deaktivierten Zustand befindet.
  15. Kraftstoffsystem nach Anspruch 12, wobei der Kolbenschaft das Volumen eines Schrittraums beansprucht, der an einer Rückseite des Kolbens angeordnet ist, so dass im Wesentlichen kein Kraftstoff von oder zu einer Niederdruckkraftstoffleitung gelangen kann.
  16. Kraftstoffsystem nach Anspruch 12, wobei das Rückschlagventil den Kraftstoffstrom von der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe in eine Niederdruckkraftstoffleitung stoppt.
  17. Direkteinspritzungskraftstoffpumpensystem, das Folgendes umfasst: einen Kolben mit einem Außendurchmesser, eine Kompressionskammer, einen Kolbenschaft mit einem Außendurchmesser, der gleich dem Außendurchmesser des Kolbens ist, einen Nocken zum Antrieb des Kolbens, und einen stromaufwärts der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe positionierten Druckspeicher.
  18. Direkteinspritzungskraftstoffpumpensystem nach Anspruch 17, wobei auf einer Rückseite des Kolbens zwischen dem Kolben und dem Kolbenschaft während der Kolbenbewegung kein Spielraum existiert.
  19. Direkteinspritzungskraftstoffpumpensystem nach Anspruch 17, wobei der Druckspeicher ein Totraumvolumen der Direkteinspritzungskraftstoffpumpe um ein Totraumvolumen ergänzt, wenn sich ein magnetspulenspulenbetätigtes Rückschlagventil in einem deaktivierten Zustand befindet.
  20. Direkteinspritzungskraftstoffpumpensystem nach Anspruch 17, wobei durch den Kolben in der Kompressionskammer unter Druck gesetzter Kraftstoff in den Druckspeicher strömt, wenn sich ein magnetspulenspulenbetätigtes Rückschlagventil in einem deaktivierten Zustand befindet.
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