DE102016111372A1 - Verfahren und Systeme für Zweiwege-Kraftstoffeinspritzung - Google Patents

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Paul Hollar
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Abstract

Verfahren und Systeme zum Verringern von Kraftstoffversorgungsfehlern, die aus Druckpulsationen in einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung resultieren, werden bereitgestellt. Die Druckpulsationen resultieren aus Druckpulsationen, die in einer Hochdruckkraftstoffpumpe erzeugt werden, die Kraftstoff sowohl der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung als auch einer Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung zuführt. Eine Mitte eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses wird auf einem am nächsten liegenden Abtastpunkt des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks in die vorverlegte Richtung neu positioniert, um die Präzision des gelieferten Kraftstoffimpulses zu verbessern.

Description

  • Querverweis auf verwandte Anmeldung
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/183 465 mit dem Titel „Methods and Systems for Dual Fuel Injection”, eingereicht am 23. Juni 2015, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme für alle Zwecke aufgenommen wird.
  • Gebiet
  • Die vorliegende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für ein Anpassen des Betriebs einer Maschine, die Hochdrucksaugrohreinspritzdüsen und Hochdruckdirekteinspritzdüsen aufweist.
  • Stand der Technik und Kurzdarstellung
  • Kraftstoffdirekteinspritzsysteme (Direct Injection Systems, DI-Systeme) stellen gegenüber Saugrohreinspritzsystemen einige Vorteile bereit. Kraftstoffdirekteinspritzsysteme können zum Beispiel ein Kühlen einer Zylinderladung so verbessern, dass die Maschinenzylinder mit höheren Verdichtungsverhältnissen arbeiten können, ohne ein unerwünschtes Maschinenklopfen hervorzurufen. Es kann jedoch sein, dass Kraftstoffdirekteinspritzdüsen nicht in der Lage sind, einem Zylinder bei höheren Maschinendrehzahlen und -lasten eine gewünschte Kraftstoffmenge bereitzustellen, da die für einen Zylinderhub in Anspruch genommene Zeitdauer kürzer ist, so dass nicht genügend Zeit zur Verfügung steht, um die gewünschte Kraftstoffmenge einzuspritzen. Folglich kann die Maschine weniger Leistung entwickeln als bei höheren Maschinendrehzahlen und -lasten erwünscht ist. Zusätzlich können Direkteinspritzsysteme stärker zu Schwebstoffemissionen neigen.
  • In einem Bestreben, die Schwebstoffemissionen und eine Kraftstoffverdünnung in Öl zu verringern, wurden Hochdruckdirekteinspritzsysteme entwickelt. Während zum Beispiel die nominalen Maximaldrücke einer Direkteinspritzung in dem Bereich von 150 bar liegen, können die Hochdruck-DI-Systeme in einem Bereich von 250 bis 800 bar unter Verwendung einer Hockdruckkolbenpumpe, die von der Maschine mechanisch über eine Nockenwelle angetrieben wird, betrieben werden. In Maschinen, die mit zweifachen Einspritzsystemen konfiguriert sind, das heißt Maschinen, die sowohl mit Direkt- als auch mit Saugrohreinspritzdüsen ausgestattet sind, kann Kraftstoff unter Druck vom Kraftstofftank sowohl der Direkteinspritzungs-Hochdruckkraftstoffpumpe (HPFP) als auch der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung zugeführt werden. Um die Ausstattungskomplexität zu verringern, kann der Kraftstoff der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung entweder durch die HPFP zugeführt werden oder kann vor der Pumpe abgezweigt werden, wodurch die Notwendigkeit einer dedizierten Pumpe für die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung verringert wird.
  • Eine Schwierigkeit mit solchen Zweiwege-Kraftstoffeinspritzsystemkonfigurationen ist jedoch, dass Kraftstoffpulsationen von der Hochdruckkraftstoffpumpe in die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung gelangen können. Dies liegt an dem sinusförmigen Kraftstoffdruck, der an der Hochdruckkraftstoffpumpe erzeugt wird, weil die Pumpe von der Maschine über eine Nockenwelle (und Nocken) angetrieben wird. Die Pulsationen können sich verschlimmern, wenn die HPFP keinen Kraftstoff in die Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung (wie etwa, wenn die Direkteinspritzung blockiert ist) fließen lässt, weil die Pumpe das gesamte aufgenommene Volumen in die Niederdruckregion des Kraftstoffsystems zurückgibt. Die Pulsationen in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung können zu größeren Diskrepanzen zwischen dem Wert von Überschusskraftstoff in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung im Vergleich zu dem Wert des aus der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung eingespritzten Kraftstoffs führen. Das kann daher zu großen Kraftstoffversorgungsfehlern führen.
  • Bei einem Beispiel kann dem oben stehenden Problem wenigstens teilweise durch ein Verfahren für eine Maschine, das Folgendes umfasst, begegnet werden: Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die von einer Maschinennockenwelle angetrieben wird; intermittierendes Abtasten des Kraftstoffdrucks in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung und, während Zuständen, wenn ein Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls kleiner ist als ein Schwellenwert, Bewegen des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses von einem anfänglichen Timing, das zu dem intermittierenden Abtasten asynchron ist, zu einem abschließenden Timing, das zu dem intermittierenden Abtasten synchron ist. Derart werden Kraftstoffversorgungsfehler aufgrund von Druckschwankungen in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung verringert.
  • Als ein Beispiel kann ein Maschinensystem eine von der Maschine angetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe aufweisen, die Kraftstoff jeweils zu einer Saugrohreinspritzungs-und einer Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung zuführt. Die Kraftstoffpumpe kann eine Kolbenpumpe sein, die jeweils über eine Nockenwelle und Nocken mit der Maschine gekoppelt ist, und aufgrund dieser Konfiguration kann der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffpumpe auf eine sinusförmige Art variieren. Das kann wiederum sinusförmige Schwankungen in einem Kraftstoffdruck in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung verursachen. Eine Maschinensteuervorrichtung kann intermittierend den Druck in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung zum Beispiel basierend auf Maschinenzündfrequenz abtasten. Basierend auf einem ersten Abtasten des Drucks der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung, können ein anfängliches Timing und die Breite eines Saugrohreinspritzimpulses bestimmt werden. Basierend auf Maschinenbetriebszuständen, wie zum Beispiel Ansaugventilöffnung (IVO) und Kraftstoff-Strömungsrate durch das Kraftstoffsystem, kann das Kraftstoffimpuls-Timing eingestellt werden, um eine geschlossene Ansaugventileinspritzung zu erlauben. Falls die Impulsbreite klein genug ist, kann das Timing des Saugrohreinspritzimpulses, um Kraftsoffversorgungsfehler zu verringern, vorverlegt werden, um mit dem Timing eines zweiten Abtastens des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks zusammenzufallen, wobei das zweite Abtasten auf das erste Abtasten ohne Kraftstoffdruckzwischenabtastung folgt. Zusätzlich kann die anfängliche Impulsbreite des Saugrohreinspritzimpulses basierend auf dem vorverlegten Timing eingestellt werden, um irgendwelche Unterschiede der Kraftstoffpfützendynamik auszugleichen.
  • Die technische Auswirkung des Bewegens eines Saugrohreinspritzimpulses, der zu der Kraftstoffverteilerleitungsabtastung asynchron ist, zu einem Timing, das mit der Kraftstoffverteilerleitungsabtastung synchron ist, ist, dass die Wirkung von Kraftstoffversorgungsfehlern beseitigt werden kann. Durch Zentrieren des Kraftstoffimpulses um einen Kraftstoffverteilungsleitungsabtastpunkt, können Variationen zwischen Kraftstoffverteilungsleitungsdruck im Zeitpunkt des Kraftstoffimpulsbefehlens und dem Zeitpunkt der Kraftstoffimpulslieferung besser berücksichtigt werden, was Kraftstoffversorgungsfehler verringert. Das stellt daher eine präzisere Kraftstoffmessung für relativ kleine Kraftstoffimpulse bereit. Insgesamt wird das Messen von Kraftstoff aus der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung verbessert, wobei die Notwendigkeit einer dedizierten Kraftstoffverteilerleitung für das Kraftstoffsystem der Saugrohreinspritzung wegfällt.
  • Es ist klar, dass die oben stehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie soll keine entscheidenden oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Geltungsbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem Teil dieser Offenbarung angegebene Nachteile lösen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 stellt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Zylinders einer Brennkraftmaschine dar.
  • 2 bildet eine beispielhafte Ausführungsform eines Kraftstoffsystems schematisch ab, die für eine Hochdrucksaugrohreinspritzung und eine Hochdruckdirekteinspritzung konfiguriert ist, die beide mit der Maschine der 1 verwendet werden können.
  • 3 stellt alternative Ausführungsformen eines Zweifach-Kraftstoffeinspritzsystems dar, das mit der Maschine der 1 verwendet werden kann.
  • 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Einstellen eines Timings eines Saugrohreinspritz-Kraftstoffimpulsbefehls und/oder Messpunkts.
  • 5 zeigt ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzimpulsplatzierung ausgerichtet mit einem Kraftstoffimpulsplanungs- und/oder Messpunkt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die folgende detaillierte Beschreibung stellt Informationen in Zusammenhang mit einer Hochdruckkraftstoffpumpe und eines Systems zum Verringern von durch Hochdruckpumpen induzierten Druckschwankungen an einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung bereit. Eine beispielhafte Ausführungsform des Zylinders in einer Maschine ist in 1 gegeben, während die 2 bis 3 beispielhafte Kraftstoffsysteme abbilden, die mit der Maschine der 1 verwendet werden können. Eine Steuervorrichtung kann konfiguriert sein, um eine Steuerroutine durchzuführen, wie etwa die beispielhafte Routine der 4, um einen Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls so neu zu positionieren, dass eine Mitte des Kraftstoffimpulses mit einem Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsabtastpunkt ausgerichtet ist. Eine beispielhafte Neupositionierung eines Saugrohreinspritzimpulses ist in 5 gezeigt.
  • Was die Terminologie betrifft, die durchgehend in dieser ausführlichen Beschreibung verwendet wird, kann eine Hochdruckpumpe oder Direkteinspritzpumpe als DI-Pumpe (Direct Injection Pump) oder als eine HP-Pumpe (High Pressure Pump) abgekürzt werden. Auf ähnliche Weise kann eine Niederdruckpumpe oder Saugpumpe als eine LP-Pumpe (Low Pressure Pump) abgekürzt werden. Eine Saugrohreinspritzung kann als PFI (Port Fuel Injection) abgekürzt werden, während Direkteinspritzung als DI (Direct Injection) abgekürzt werden kann. Der Kraftstoffverteilerleitungsdruck oder der Wert des Drucks in einer Kraftstoffverteilerleitung kann als FRP (Fuel Rail Pressure) abgekürzt werden. Auf das mechanisch betriebene Eingangsrückschlagventil zum Steuern des Kraftstoffstroms in die HP-Pumpe kann als Überströmventil verwiesen werden. Wie weiter unten ausführlicher erörtert wird, kann auf eine HP-Pumpe, die auf einer mechanischen Druckregulierung ohne Verwendung eines elektronisch gesteuerten Ansaugventils beruht, als eine mechanisch gesteuerte HP-Pumpe oder eine HP-Pumpe mit mechanisch reguliertem Druck verwiesen werden. Mechanisch gesteuerte HP-Pumpen können, obwohl sie keine elektronisch gesteuerten Ansaugventile zum Regulieren eines gepumpten Kraftstoffvolumens verwenden, basierend auf einer elektronischen Auswahl einen oder mehrere diskrete Drücke bereitstellen.
  • 1 bildet eine beispielhafte Ausführungsform einer Brennkammer oder eines Zylinders einer Maschine 10 ab. Die Maschine 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuervorrichtung 12 aufweist, und durch Eingabe von einem Fahrzeugfahrer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. Bei diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier auch „die Brennkammer“) 14 der Maschine 10 kann Brennkammerwände 136 mit einem darin positionierten Kolben 138 aufweisen. Der Kolben 138 kann so mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, dass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem mit mindestens einem Antriebsrad des Personenkraftwagens gekoppelt sein. Außerdem kann ein (nicht gezeigter) Anlasser über ein Schwungrad mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang der Maschine 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 14 kann Ansaugluft über eine Reihe von Ansaugluftpassagen 142, 144 und 146 empfangen. Die Ansaugluftpassage 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern der Maschine 10 in Verbindung stehen. Bei einigen Beispielen können eine oder mehrere der Ansaugpassagen eine Aufladevorrichtung, wie zum Beispiel einen Turbolader oder einen Auflader, aufweisen. Zum Beispiel zeigt 1 die Maschine 10, die mit einem Turbolader konfiguriert ist, der einen Verdichter 174 aufweist, der zwischen Ansaugpassagen 142 und 144 eingerichtet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang der Abgaspassage 148 eingerichtet ist. Der Verdichter 174 kann zumindest teilweise durch die Abgasturbine 176 über eine Welle 180 angetrieben werden, wobei die Aufladevorrichtung 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 Verdichter 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Maschine angetrieben werden kann. Eine Drossel 162, die eine Drosselplatte 164 aufweist, kann entlang einer Ansaugpassage der Maschine vorgesehen sein, um die Durchflussrate und/oder den Druck der Ansaugluft, die den Maschinenzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Die Drossel 162 kann zum Beispiel stromabwärts des Verdichters 174 angeordnet sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ stromaufwärts des Verdichters 174 vorgesehen sein.
  • Die Abgaspassage 148 kann Abgas von anderen Zylindern der Maschine 10 zusätzlich zu dem Zylinder 14 empfangen. Der Abgassensor 128 ist mit der Abgaspassage 148 stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 178 gekoppelt gezeigt. Der Sensor 128 kann unter diversen geeigneten Sensoren zur Bereitstellung einer Anzeige des Luft-/Kraftstoffverhältnisses des Abgases, wie zum Beispiel einem linearen Sauerstoffsensor oder UEGO-(Universal oder Wide-Range Exhaust Gas Oxygen), einem Zweizustands-Sauerstoffsensor oder einem EGO-Sensor (wie dargestellt), einem HEGO-(heated EGO), einem NOx-, einem HC- oder einem CO-Sensor ausgewählt werden. Die Emissionssteuervorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC – Three Way Catalyst), eine NOx-Falle, diverse andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen dieser sein.
  • Jeder Zylinder der Maschine 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Abgasventile aufweisen. Zum Beispiel ist der Zylinder 14 mindestens ein Ansaugtellerventil 150 und mindestens ein Abgastellerventil 156, das in einem oberen Bereich des Zylinders 14 liegt, aufweisend gezeigt. Bei einigen Beispielen kann jeder Zylinder der Maschine 10, darunter der Zylinder 14, mindestens zwei Ansaugtellerventile und mindestens zwei Abgastellerventile, die an einem oberen Bereich des Zylinders liegen, aufweisen.
  • Das Ansaugventil 150 kann durch die Steuervorrichtung 12 über einen Aktuator 152 gesteuert werden. Auf ähnliche Art kann das Abgasventil 156 durch die Steuervorrichtung 12 über den Aktuator 154 gesteuert werden. Während einigen Zuständen kann die Steuervorrichtung 12 die Signale der Aktuatoren 152 und 154 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 Ventilaktuatoren können des Typs mit elektrischer Ventilbetätigung oder des Typs mit Nockenbetätigung oder eine Kombination davon sein. Das Timing des Ansaug- und Abgasventils kann gleichzeitig gesteuert werden, oder irgendeine Möglichkeit variablen Ansaugnockentimings, variablen Abgasnockentimings, doppelten unabhängigen variablen Nockentimings oder gleich bleibendem Nockentiming verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken aufweisen und kann ein oder mehrere Systeme zur Nockenprofilumschaltung (CPS – Cam Profile Switching), variablen Nockensteuerung (VCT – Variable Cam Timing), variablen Ventilsteuerung (VVT) und/oder zum variablen Ventilhub (VVL – Variable Valve Lift) verwenden, die zum Variieren der Ventilbetätigung durch die Steuervorrichtung 12 betätigt werden können. 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 Ansaug- und das Abgasventil durch einen gemeinsamen Ventilaktuator oder ein Betätigungssystem oder einen variablen Ventil-Timingaktuator oder ein Betätigungssystem gesteuert werden.
  • Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis haben, das das Verhältnis von Volumen ist, wenn sich der Kolben 138 am unteren Totpunkt oder am oberen Totpunkt befindet. Bei einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. Bei einigen Beispielen, bei welchen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht werden. Das kann zum Beispiel vorkommen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit höherer latenter Zerstäubungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht werden, falls Direkteinspritzung aufgrund ihrer Wirkung auf das Maschinenklopfen verwendet wird.
  • Bei einigen Beispielen kann jeder Zylinder der Maschine 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten von Verbrennung aufweisen. Unter ausgewählten Betriebsbedingungen kann das Zündsystem 190 der Brennkammer 14 über die Zündkerze 192 als Reaktion auf ein Zündungsfrühverstellungssignal SA von der Steuervorrichtung 12 einen Zündfunken zuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Zündkerze 192 jedoch auch weggelassen werden, zum Beispiel, wenn die Maschine 10 Verbrennung durch Selbstzündung oder durch Einspritzung von Kraftstoff einleiten kann, wie dies bei einigen Dieselmaschinen der Fall sein kann.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann jeder Zylinder der Maschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen ausgelegt sein, um den Zylindern Kraftstoff zuzuführen. Als nicht einschränkendes Beispiel weist der Zylinder 14 in der Darstellung zwei Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 auf. Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können ausgelegt sein, um Kraftstoff zu liefern, der von dem Kraftstoffsystem 8 empfangen wird. Wie unter Bezugnahme auf die 2 und 3 dargelegt, kann das Kraftstoffsystem 8 einen oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteilerleitungen aufweisen. Die Kraftstoffeinspritzdüse 166 ist direkt mit dem Zylinder 14 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff direkt in diesen proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW-1, das von der Steuervorrichtung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, einzuspritzen. Derart stellt die Kraftstoffeinspritzdüse 166 die so genannte Direkteinspritzung (im Folgenden als „DI“ (Direct Injection) genannt) von Kraftstoff in den Verbrennungszylinder 14 bereit. Obgleich 1 die Einspritzdüse 166 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert zeigt, kann sie alternativ über dem Kolben liegen, wie zum Beispiel nahe der Position der Zündkerze 192, positioniert sein. Eine solche Position kann das Mischen und die Verbrennung verbessern, wenn die Maschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, was auf die geringere Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis zurückzuführen ist. Als Alternative dazu kann die Einspritzdüse oben liegend und in der Nähe des Ansaugventils positioniert sein, um das Mischen zu verbessern. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzdüse 166 aus einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und in eine Kraftstoffverteilerleitung zugeführt werden. Der Kraftstofftank kann außerdem einen Druckwandler aufweisen, der der Steuervorrichtung 12 ein Signal bereitstellt.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 ist in der Ansaugpassage 146 statt in dem Zylinder 14 in einer Konfiguration derart eingerichtet gezeigt, dass das, was Kraftstoff-Saugrohreinspritzung (im Folgenden als „PFI“ (Port Fuel Injection) genannt wird, in das Saugrohr stromaufwärts des Zylinders 14 bereitgestellt wird. Die Kraftstoffeinspritzdüse 170 kann Kraftstoff, der von dem Kraftstoffsystem 8 empfangen wird, anteilsmäßig zu der Impulsbreite des Signals FPW-2, 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 mehrere Treiber, zum Beispiel können der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzdüse 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzdüse 170 wie abgebildet verwendet werden.
  • Bei einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 als Direktkraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 konfiguriert sein. Bei noch einem anderen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 als Saugrohreinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff stromaufwärts des Ansaugventils 150 konfiguriert sein. Bei noch anderen Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzige Kraftstoffeinspritzdüse aufweisen, die konfiguriert ist, um unterschiedliche Kraftstoffe von den Kraftstoffsystemen in variierenden relativen Mengen als ein Kraftstoffgemisch zu empfangen, und ferner konfiguriert ist, um dieses Kraftstoffgemisch entweder direkt in den Zylinder als eine Direktkraftstoffeinspritzdüse oder stromaufwärts der Ansaugventile als eine Saugrohreinspritzdüse einzuspritzen. Man sollte daher verstehen, dass die Kraftstoffsysteme, die hier beschrieben sind, nicht durch die besonderen Kraftstoffeinspritzdüsenkonfigurationen, die hier beispielhaft beschrieben werden, begrenzt werden sollten.
  • Kraftstoff kann dem Zylinder durch beide Einspritzdüsen während eines einzigen Takts des Zylinders zugeführt werden. Beispielsweise kann jede Einspritzdüse einen Teil einer im Zylinder 14 verbrannten Gesamtkraftstoffeinspritzung zuführen. Ferner können die Verteilung und/oder die relative Menge an von jeder Einspritzdüse zugeführtem Kraftstoff mit den Betriebszuständen, wie zum Beispiel Maschinenlast, Klopfen, und Abgastemperatur, wie unten beschrieben, variieren. Der über das Saugrohr eingespritzte Kraftstoff kann bei einem Ereignis mit offenem Ansaugventil (zum Beispiel im Wesentlichen vor dem Ansaughub) sowie sowohl während des offenen als auch des geschlossenen Ansaugventilbetriebs geliefert werden. Ebenso kann direkt eingespritzter Kraftstoff zum Beispiel während eines Ansaughubs sowie teilweise während eines vorherigen Auslasshubs, während des Ansaughubs und teilweise während des Verdichtungshubs zugeführt werden. Selbst bei einem einzigen Verbrennungsereignis kann eingespritzter Kraftstoff somit zu unterschiedlichen Zeitpunkten von einer Saugrohr- und Direkteinspritzdüse eingespritzt werden. Ferner können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Takt durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungshubs, Ansaughubs oder irgendeiner angemessenen Kombination davon durchgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben, zeigt 1 nur einen einzigen Zylinder einer Mehrzylindermaschine. Daher kann jeder Zylinder auf ähnliche Weise seinen eigenen Satz an Ansaug-/Abgasventilen, Kraftstoffeinspritzdüse(n), Zündkerze usw. aufweisen. Selbstverständlich kann die Maschine 10 jede geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylinder aufweisen. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der diversen beschriebenen Komponenten umfassen, die in 1 in Bezug auf den Zylinder 14 dargestellt sind.
  • Die Kraftstoffeinspritzdüsen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dazu gehören Größenunterschiede; zum Beispiel kann eine Einspritzdüse eine größere Einspritzöffnung als die andere haben. Zu weiteren Unterschieden gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, unterschiedliche Einspritzwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Zielbereiche, unterschiedliche Einspritzzeitpunkte, unterschiedliche Einspritzeigenschaften, unterschiedliche Positionen usw. Ferner können abhängig von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs auf die Einspritzdüse 166 und 170 unterschiedliche Effekte erreicht werden.
  • Die Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffgüten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen haben. Die Unterschiede können unterschiedlichen Alkoholgehalt, unterschiedlichen Wassergehalt, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Zerstäubungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffmischungen und/oder Kombinationen davon usw. aufweisen. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlichen Zerstäubungswärmen könnte Benzin als ein erster Kraftstofftypart mit einer niedrigeren Zerstäubungswärme und Ethanol als ein zweiter Kraftstofftyp mit einer höheren Zerstäubungswärme aufweisen. Bei einem anderen Beispiel kann die Maschine Benzin als einen ersten Kraftstofftyp und eine Alkohol enthaltende Kraftstoffmischung als einen zweiten Kraftstofftyp verwenden, wie zum Beispiel E85 (das aus ungefähr 85 % Ethanol und 15 % Benzin besteht) oder M85 (das aus ungefähr 85 % Methanol und 15 % Benzin besteht). Weitere technisch machbare Substanzen weisen Wasser, Methanol, eine Mischung aus Alkohol und Wasser, eine Mischung aus Methanol und Wasser, eine Mischung von Alkoholen usw. auf.
  • Bei noch einem anderen Beispiel können beide Kraftstoffe Alkoholmischungen mit einer variierenden Alkoholzusammensetzung sein, wobei der erste Kraftstofftyp eine Benzin-Alkohol-Mischung mit einer niedrigeren Alkoholkonzentration, wie zum Beispiel E10 (das ungefähr 10 % Ethanol enthält) sein kann, ist, während der zweite Kraftstofftyp eine Benzin-Alkohol-Mischung mit einer höheren Alkoholkonzentration, wie zum Beispiel E85 (das ungefähr 85 % Ethanol enthält), sein kann. Zusätzlich können sich der erste und der zweite Kraftstoff auch in anderen Kraftstoffqualitäten unterscheiden, wie zum Beispiel einer Temperaturdifferenz, einer Viskosität, einer Oktanzahl usw. Darüber hinaus können die Kraftstoffeigenschaften von einem oder beiden Kraftstofftanks häufig variieren, zum Beispiel aufgrund täglicher Variationen beim Auffüllen der Tanks.
  • Die Steuervorrichtung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsports 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, die als nichtflüchtiger Nurlesespeicherchip 110 bei diesem besonderen Beispiel zum Speichern ausführbaren Anweisungen gezeigt ist, Schreib-/Lesespeicher 112, Haltespeicher 114, und einen Datenbus. Die Steuervorrichtung 12 kann zusätzlich zu den oben erörterten Signalen diverse Signale von Sensoren empfangen, die mit der Maschine 10 gekoppelt sind, darunter Messung des induzierten Luftmassenstroms (MAF) von dem Luftmassenstromsensor 122, Maschinenkühlmitteltemperatur (ECT) von dem Temperatursensor 116, der mit dem Kühlmantel 118 gekoppelt ist, ein Profil-Zündungsaufnahmesignal (PIP) von dem Halleffektsensor 120 (oder anderen Sensortyp), der mit der Kurbelwelle 140 gekoppelt ist, die Drosselposition (TP) von einem Drosselpositionssensor und ein Absolut-Krümmerdruck(MAP)-Signal von dem Sensor 124. Das Signal der Maschinendrehzahl, RPM, kann durch die Steuervorrichtung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Anzeige des Vakuums oder des Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuervorrichtung 12 empfängt Signale von den diversen Sensoren von 1 (und 2) und setzt die diversen Aktuatoren der 1 (und 2) ein, um den Maschinenbetrieb basierend auf den empfangenen Signalen und in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeicherten Anweisungen einzustellen.
  • 2 bildet schematisch eine beispielhafte Ausführungsform 200 eines Kraftstoffsystems, wie zum Beispiel des Kraftstoffsystems 8 der 1 ab. Das Kraftstoffsystem 200 kann betrieben werden, um Kraftstoff zu einer Maschine zu liefern, wie zum Beispiel zu der Maschine 10 der 1. Das Kraftstoffsystem 200 kann von einer Steuervorrichtung betrieben werden, um einige oder alle der Vorgänge, die unter Bezugnahme auf die Prozessströme der 4 und 6 beschrieben sind, auszuführen.
  • Das Kraftstoffsystem 200 weist einen Kraftstofflagertank 210 zum Lagern des Kraftstoffs an Bord des Fahrzeugs, eine Niederdruckkraftstoffpumpe (Lower Pressure Fuel Pump, LPP) 212 (hier auch Saugpumpe 212 genannt) und eine Kraftstoffpumpe mit höherem Druck (Higher Pressure Fuel Pump, HPP) 214 (hier auch Kraftstoffeinspritzpumpe 214 genannt) auf. Kraftstoff kann zu dem Kraftstofftank 210 über die Kraftstofffüllpassage 204 zugeführt werden. Bei einem Beispiel kann die LPP 212 eine elektrisch betriebene Niederdruckkraftstoffpumpe sein, die mindestens teilweise innerhalb des Kraftstofftanks 210 angeordnet ist. Die LPP 212 kann von einer Steuervorrichtung 222 (zum Beispiel von der Steuervorrichtung 12 der 1) betrieben werden, um Kraftstoff zu der HPP 214 über die Kraftstoffpassage 218 bereitzustellen. Die LPP 212 kann als eine so genannte Kraftstoffsaugpumpe konfiguriert sein. Beispielhaft kann die LPP 212 eine Turbinenpumpe (zum Beispiel eine Kreiselpumpe) sein, die einen elektrischen (zum Beispiel Gleichstrom-)Pumpenmotor aufweist, wobei der Druckanstieg über der Pumpe und/oder die Volumenströmung durch die Pumpe durch Variieren der elektrischen Leistung, die dem Pumpenmotor zugeführt wird, gesteuert wird, wodurch die Motordrehzahl erhöht oder verringert wird. Wenn die Steuervorrichtung zum Beispiel die elektrische Leistung verringert, die zu der Saugpumpe 212 geliefert wird, können auch die Volumenströmungs und/oder die Drucksteigerung an der Saugpumpe verringert werden. Die Volumenströmung und/oder die Drucksteigerung über die Pumpe können durch Erhöhen der elektrischen Leistung, die zu der Saugpumpe 212 geliefert wird, erhöht werden. Beispielsweise kann die elektrische Leistung, die dem Motor der Niederdruckpumpe zugeführt wird, von einer Lichtmaschine oder einer anderen Energiespeichervorrichtung an Bord des Fahrzeugs (nicht gezeigt) erhalten werden, wodurch das Steuersystem die elektrische Last, die zur Speisung der Niederdruckpumpe verwendet wird, steuern kann. Indem daher die Spannung und/oder der Strom, die zu der Niederdruck-Kraftstoffpumpe geliefert werden, variiert wird, werden die Strömungsrate und der Druck des Kraftstoffs, der zu der Ansaugung der Hochdruckkraftstoffpumpe 214 bereitgestellt wird, eingestellt.
  • Die LPP 212 kann fluidtechnisch mit einem Filter 217 gekoppelt sein, das Verunreinigungen, die in dem Kraftstoff enthalten sind, die die Kraftstoffhandhabungskomponenten potenziell beschädigen könnten, entfernt. Ein Rückschlagventil 213, das die Kraftstoffzufuhr erleichtern und den Kraftstoffleitungsdruck aufrechterhalten kann, kann fluidtechnisch stromaufwärts des Filters 217 positioniert sein. Mit dem Rückschlagventil 213 stromaufwärts des Filters 217 kann die Übereinstimmung der Niederdruckpassage 218 erhöht werden, weil das Filter ein physisch großes Volumen aufweisen kann. Außerdem kann ein Überdruckventil 219 eingesetzt werden, um den Kraftstoffdruck in der Niederdruckleitung 218 (zum Beispiel in dem Ausgang der Saugpumpe 212) zu begrenzen. Das Überdruckventil 219 kann einen Kugel-und-Feder-Mechanismus aufweisen, der zum Beispiel bei einer festgelegten Druckdifferenz seinen Sitz einnimmt und abdichtet. Der Druckdifferenzsollwert, bei dem das Überdruckventil 219 zum Öffnen konfiguriert ist, kann diverse geeignete Werte annehmen; bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Sollwert bei 6,4 bar oder 5 bar (g) liegen. Ein Öffnung 223 kann verwendet werden, um es Luft und/oder Kraftstoffdampf zu erlauben, aus der Saugpumpe 212 abgelassen zu werden. Diese Entlüftung an 223 kann auch verwendet werden, um eine Strahlpumpe mit Leistung zu versorgen, die verwendet wird, um Kraftstoff von einer Stelle zu einer anderen innerhalb des Tanks 210 zu transferieren. Bei einem Beispiel kann ein Öffnungsrückschlagventil (nicht gezeigt) in Serie zu der Öffnung 223 platziert werden. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 8 ein oder mehrere (zum Beispiel eine Reihe) von Rückschlagventilen aufweisen, die fluidtechnisch mit der Niederdruckkraftstoffpumpe 212 gekoppelt sind, um Kraftstoff daran zu hindern, stromaufwärts der Ventile zurück zu lecken. In diesem Zusammenhang verweist stromaufwärts auf Kraftstoff, der von den Kraftstoffverteilerleitungen 250, 260 zu der LPP 212 fließt, während stromabwärts auf eine nominale Kraftstoffströmungsrichtung von der LPP zu der HPP 214 und weiter zu den Kraftstoffverteilerleitungen verweist.
  • Kraftstoff, der von der LPP 212 angesaugt wird, kann mit einem niedrigeren Druck in eine Kraftstoffpassage 218, die zu einer Ansaugung 203 der HPP 214 führt, zugeführt werden. Die HPP 214 kann dann Kraftstoff in eine erste Kraftstoffverteilerleitung 250 liefern, die mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen einer ersten Gruppe von Direkteinspritzdüsen 252 (hier auch erste Einspritzdüsengruppe genannt) gekoppelt ist. Kraftstoff, der von der LPP 212 angesaugt wird, kann auch zu einer zweiten Kraftstoffverteilungsleitung 260, die mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzdüsen einer zweiten Gruppe von Saugrohreinspritzdüsen 262 (hier auch eine zweite Einspritzdüsengruppe genannt) gekoppelt ist, zugeführt werden. Wie weiter unten erläutert wird, kann die HPP 214 betrieben werden, um den Druck des sowohl in die erste als auch in die zweite Kraftstoffverteilerleitung zugeführten Kraftstoffs über den Saugpumpendruck anzuheben, wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung, die mit der Direkteinspritzdüsengruppe gekoppelt ist, mit einem variablen Hochdruck arbeitet, während die zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit der Saugrohreinspritzdüsengruppe gekoppelt ist, mit einem stationären Hochdruck arbeitet. Infolgedessen können eine Hochdrucksaugrohreinspritzung und eine Hochdruckdirekteinspritzung ermöglicht werden. Die Hochdruckkraftstoffpumpe ist stromabwärts der Niederdrucksaugpumpe gekoppelt, ohne dass eine zusätzliche Pumpe zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und der Niederdrucksaugpumpe positioniert ist.
  • Obwohl sowohl die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 als auch die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 so gezeigt werden, dass sie jeweils vier Kraftstoffeinspritzdüsen der jeweiligen Kraftstoffeinspritzdüsengruppe 252, 262 versorgen, ist es selbstverständlich, dass jede Kraftstoffverteilerleitung 250, 260 eine zweckmäßige Anzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen mit Kraftstoff versorgen kann. Bei einem Beispiel kann die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 eine Kraftstoffeinspritzdüse der ersten Kraftstoffeinspritzdüsengruppe 252 für jeden Zylinder der Maschine mit Kraftstoff versorgen, während die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 eine Kraftstoffeinspritzdüse der zweiten Kraftstoffeinspritzdüsengruppe 262 für jeden Zylinder der Maschine mit Kraftstoff versorgen kann. Die Steuervorrichtung 222 kann individuell jede der Saugrohreinspritzdüsen 262 über einen Saugrohreinspritzdüsentreiber 237 betätigen und jede der Direkteinspritzdüsen 252 über einen Direkteinspritzdüsentreiber 238 betätigen. Die Steuervorrichtung 222, die Treiber 237, 238 und andere geeignete Maschinensystemsteuervorrichtungen können ein Steuersystem bilden. Obwohl die Treiber 237, 238 außerhalb der Steuervorrichtung 222 gezeigt sind, ist klar, dass die Steuervorrichtung 222 bei anderen Beispielen die Treiber 237, 238 aufweisen kann, oder konfiguriert sein kann, um die Funktionalität der Treiber 237, 238 bereitzustellen Die Steuervorrichtung 222 kann zusätzliche Bauteile aufweisen, die nicht gezeigt sind, wie zum Beispiel die, die in der Steuervorrichtung 12 der 1 enthalten sind.
  • Die HPP 214 kann eine maschinenbetriebene Verdrängungspumpe sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel kann die HPP 214 eine BOSCH-HOCHDRUCKPUMPE HDP5 sein, die ein magnetventilaktiviertes Steuerventil (zum Beispiel einen Kraftstoffvolumenregler, ein Magnetventil usw.) 236 verwendet, um das effektive Pumpenvolumen jedes Pumpenhubs zu variieren. Das Ausgangsrückschlagventil der HPP wird mechanisch und nicht elektronisch durch eine externe Steuervorrichtung gesteuert. Die HPP 214 kann anders als die motorbetriebene LPP 212 mechanisch von der Maschine angetrieben werden. Die HPP 214 weist einen Kolben 228, eine Pumpenverdichtungskammer 205 (hier auch Verdichtungskammer genannt) und einen Schrittraum 227 auf. Der Pumpenkolben 228 empfängt eine mechanische Eingabe von der Maschinenkurbelwelle oder Nockenwelle über den Nocken 230, wodurch die HPP gemäß dem Grundsatz einer nockenbetriebenen Einzylinderpumpe betrieben wird. Ein Sensor (in 2 nicht gezeigt) kann in der Nähe des Nockens 230 positioniert sein, um das Bestimmen der Winkelposition des Nockens (zum Beispiel zwischen 0 und 360 Grad), die zu dem Controller 222 weitergeleitet werden kann, zu ermöglichen.
  • Das Kraftstoffsystem 200 kann optional ferner den Speicher 215 aufweisen. Wenn der Speicher 215 vorhanden ist, kann er stromabwärts der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck und stromaufwärts der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck positioniert sein, wobei er konfiguriert sein kann, um ein Kraftstoffvolumen zu enthalten, das die Rate des Ansteigens oder des Sinkens des Kraftstoffdrucks zwischen den Kraftstoffpumpen 212 und 214 verringert. Der Speicher 215 kann zum Beispiel in der Kraftstoffpassage 218 wie gezeigt gekoppelt sein, oder in einer Bypasspassage 211, die die Kraftstoffpassage 218 mit dem Schrittraum 227 der HPP 214 koppelt. Das Volumen des Speichers 215 kann so bemessen sein, dass die Maschine während eines vorgegebenen Zeitraums zwischen den Betriebsintervallen der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck bei Leerlaufbedingungen arbeiten kann. Der Speicher 215 kann zum Beispiel so dimensioniert sein, dass, wenn sich die Maschine im Leerlauf befindet, es eine oder mehrere Minuten dauert, um den Druck in dem Druckspeicher auf einen Pegel aufzubrauchen, bei dem die Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck nicht imstande ist, einen ausreichend hohen Kraftstoffdruck für die Kraftstoffeinspritzdüsen 252, 262 aufrechtzuerhalten. Der Speicher 215 kann daher einen intermittierenden Betriebsmodus (oder Impulsmodus) der Kraftstoffpumpe 212 mit niedrigerem Druck ermöglichen. Durch Verringern der Häufigkeit des Betriebs der LPP wird der Leistungsverbrauch verringert. Bei anderen Ausführungsformen kann der Speicher 215 inhärent in Übereinstimmung mit dem Kraftstofffilter 217 und der Kraftstoffpassage 218 vorhanden sein, wobei er daher nicht als ein getrenntes Element vorhanden sein kann.
  • Ein Saugpumpen-Kraftstoffdrucksensor 231 kann entlang der Kraftstoffpassage 218 zwischen der Saugpumpe 212 und der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck positioniert sein. Bei dieser Konfiguration können die Ablesungen von dem Sensor 231 als Angaben des Kraftstoffdrucks der Kraftstoffsaugpumpe 212 (zum Beispiel des Kraftstoff-Auslassdrucks der Saugpumpe) und/oder des Ansaugdrucks der Kraftstoffpumpe mit höherem Druck ausgelegt werden. Die Ablesungen von dem Sensor 231 können verwendet werden, um den Betrieb diverser Komponenten in dem Kraftstoffsystem 200 zu beurteilen, zu bestimmen, ob genug Kraftstoffdrucks zu der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck geliefert wird, so dass die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck flüssigen Kraftstoff und keinen Kraftstoffdampf aufnimmt und/oder die mittlere elektrische Leistung, die zu der Saugpumpe 212 geliefert wird, minimiert wird. Obwohl der LP-Kraftstoffdrucksensor 231 stromabwärts des Speichers 215 positioniert gezeigt ist, kann der Sensor bei anderen Ausführungsformen stromaufwärts positioniert sein.
  • Die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 weist einen ersten Kraftstoffverteiler-Drucksensor 248 zum Bereitstellen einer Angabe des Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks zu der Steuervorrichtung 222 auf. Ebenso weist die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 einen zweiten Kraftstoffverteilerleitungsdrucksensor 258 auf, um eine Angabe des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks zu der Steuervorrichtung 222 bereitzustellen. Ein Maschinendrehzahlsensor 233 kann verwendet werden, um eine Angabe der Maschinendrehzahl zu der Steuervorrichtung 222 bereitzustellen. Die Angabe der Maschinendrehzahl kann verwendet werden, um die Drehzahl der Kraftstoffpumpe 214 mit höherem Druck zu identifizieren, weil die Pumpe 214 durch die Maschine 202, zum Beispiel über die Kurbelwelle oder die Nockenwelle, angetrieben ist.
  • Die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 ist mit einem Auslass 208 der HPP 214 entlang der Kraftstoffpassage 278 gekoppelt. Im Vergleich dazu ist die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 ist mit einer Ansaugung 203 der HPP 214 entlang der Kraftstoffpassage 288 gekoppelt. Ein Rückschlagventil und ein Überdruckventil können zwischen dem Auslass 208 der HPP 214 und der ersten Kraftstoffverteilerleitung positioniert sein. Zusätzlich kann das Überdruckventil 272, das parallel zu dem Rückschlagventil 274 in der Bypasspassage 279 eingerichtet ist, den Druck in der Kraftstoffpassage 278 stromabwärts der HPP 214 und stromaufwärts der ersten Kraftstoffverteilerleitung 250 begrenzen. Das Überdruckventil 272 kann zum Beispiel den Druck in der Kraftstoffpassage 278 auf 200 bar begrenzen. Das Überdruckventil 272 kann den Druck begrenzen, der andernfalls in der Kraftstoffpassage 278 erzeugt würde, falls das Steuerventil 236 (absichtlich oder unabsichtlich) offen wäre und während die Hochdruckkraftstoffpumpe 214 pumpt.
  • Ein oder mehrere Rückschlagventile und Überdruckventile können auch mit der Kraftstoffpassage 218 stromabwärts der LPP 212 und stromaufwärts der HPP 214 gekoppelt sein. Das Rückschlagventil 234 kann zum Beispiel in der Kraftstoffpassage 218 bereitgestellt sein, um Rückströmen von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 214 zu der Niederdruckpumpe 212 und dem Kraftstofftank 210 zu verringern oder zu verhindern. Zusätzlich kann das Überdruckventil 232 in einer Bypasspassage, die parallel zu dem Rückschlagventil 234 positioniert ist, bereitgestellt sein. Das Überdruckventil 232 kann den Druck auf seiner linken Seite auf 10 bar höher als der Druck an dem Sensor 231 begrenzen.
  • Die Steuervorrichtung 222 kann konfiguriert sein, um den Kraftstoffstrom in die HPP 214 durch das Steuerventil 236 zu regeln, indem das Magnetventil (aufgrund der Magnetventilkonfiguration) synchron mit dem Antriebsnocken erregt oder entregt wird. Folglich kann das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 in einem ersten Modus betrieben werden, bei dem das Ventil 236 innerhalb der HPP-Ansaugung 203 positioniert ist, um die Kraftstoffmenge, die durch das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 fließt, zu begrenzen (zum Beispiel zu blockieren). In Abhängigkeit von dem Timing der Magnetventilbetätigung, wird das Volumen, das von der Kraftstoffverteilerleitung 250 transferiert wird, variiert. Das Magnetventil kann auch in einem zweiten Modus betrieben werden, bei dem das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 tatsächlich deaktiviert ist, und Kraftstoff kann stromaufwärts und stromabwärts des Ventils und in die HPP 214 hinein und aus ihr heraus strömen.
  • Das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 kann daher konfiguriert sein, um die Masse (oder das Volumen) des Kraftstoffs zu regeln, der in der Direkteinspritzungs-Kraftstoffpumpe der verdichtet wird. Bei einem Beispiel kann die Steuervorrichtung 222 einen Schließzeitpunkt des Magnetrückschlagventils zur Drucksteuerung einstellen, um die verdichtete Kraftstoffmasse zu regeln. Ein spätes Schließen des Drucksteuerventil kann zum Beispiel die Menge an Kraftstoffmasse verringern, die in der Verdichtungskammer 205 aufgenommen wird. Das Timing des Öffnens und Schließens des magnetventilaktivierten Rückschlagventils kann in Bezug zu den Hubzeitpunkten der Direkteinspritzkraftstoffpumpe koordiniert werden.
  • Das Überdruckventil 232 erlaubt einen Kraftstoffstrom aus dem magnetventilaktivierten Steuerventil 236 zu der LPP 212, wenn der Druck zwischen dem Überdruckventil 232 und dem magnetventilaktivierten Steuerventil 236 größer als ein vorbestimmter Druck (zum Beispiel 10 bar) ist. Wenn das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 deaktiviert (zum Beispiel nicht elektrisch erregt) ist, wird das magnetventilaktivierte Steuerventil in einem Durchlassmodus betrieben, und das Überdruckventil 232 regelt den Druck in der Verdichtungskammer 205 auf den einzigen Druckentlastungssollwert des Überdruckventils 232 (zum Beispiel 10 bar über dem Druck am Sensor 231). Das Regeln des Drucks in der Verdichtungskammer 205 erlaubt, dass sich von der Kolbenspitze zum Kolbenfuß eine Druckdifferenz bildet. Der Druck im Schrittraum 227 ist gleich dem Druck des Ausgangs der Niederdruckpumpe (zum Beispiel 5 bar), während der Druck an der Kolbenspitze gleich dem Druck des Überdruckventils (zum Beispiel 15 bar) ist. Die Druckdifferenz erlaubt es dem Kraftstoff, von der Kolbenspitze durch den Abstand zwischen dem Kolben und der Pumpenzylinderwand zum Kolbenfuß zu sickern, wodurch die HPP 214 geschmiert wird.
  • Der Kolben 228 bewegt sich auf und ab. Die HPP 214 ist in einem Verdichtungshub, wenn der Kolben 228 in eine Richtung fährt, die das Volumen der Verdichtungskammer 205 verringert. Die HPP 214 ist in einem Ansaughub, wenn der Kolben 228 in eine Richtung fährt, die das Volumen der Verdichtungskammer 205 erhöht.
  • Ein Vorwärtsstrom-Auslassrückschlagventil 274 kann stromabwärts eines Auslasses 208 der Verdichtungskammer 205 gekoppelt sein. Das Auslassrückschlagventil 274 öffnet, um es dem Strom zu erlauben, von dem Hochdruckpumpenauslass 208 in eine Kraftstoffverteilerleitung nur dann zu fließen, wenn ein Druck an dem Auslass der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 214 (zum Beispiel ein Verdichtungskammerauslassdruck) höher ist als der Kraftstoffverteilerleitungsdruck. Während Zuständen, bei welchen Direkteinspritzungs-Kraftstoffpumpenbetrieb nicht erforderlich ist, kann die Steuervorrichtung 222 daher das magnetventilbetätigte Steuerventil 236 deaktivieren, und das Überdruckventil 232 regelt den Druck in der Verdichtungskammer 205 während so gut wie des gesamten Verdichtungshubs auf einen einzigen im Wesentlichen konstanten Druck. Bei dem Ansaughub fällt der Druck in der Verdichtungskammer 205 auf einen Druck, der nahe dem Druck der Saugpumpe (212) liegt. Das Schmieren der DI-Puppe 214 kann auftreten, wenn der Druck in der Verdichtungskammer 205 den Druck in dem Schrittraum 227 überschreitet. Dieser Druckunterschied kann auch zur Pumpenschmierung beitragen, wenn die Steuervorrichtung 222 das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 deaktiviert. Ein Resultat dieses Regulierverfahrens ist, dass die Kraftstoffverteilerleitung auf einen Mindestdruck reguliert wird, in etwa auf den Entlastungsdruck des Überdruckventils ist 232. Falls das Überdruckventil 232 daher eine relative Druckeinstellung von 10 bar hat, wird der Kraftstoffverteilerleitungsdruck 15 bar, weil diese 10 bar zu den 5 bar des Saugpumpendrucks hinzugefügt werden. Spezifischerweise wird der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 205 durch den Verdichtungshub der Direkteinspritzkraftstoffpumpe 214 reguliert. Während mindestens des Verdichtungshubs der Direkteinspritzkraftstoffpumpe 214 wird daher Schmierung zu der Pumpe bereitgestellt. Wenn die Direkteinspritzkraftstoffpumpe in einen Ansaughub eintritt, kann der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer verringert werden, während noch ein gewisses Maß an Schmierung bereitgestellt wird, solange die Druckdifferenz beibehalten wird. Ein anderes Überdruckventil 272 kann parallel zu dem Rückschlagventil 274 platziert sein. Das Überdruckventil 272 erlaubt es dem Kraftstoffstrom aus der Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung 250 heraus zu dem Pumpenauslass 208 zu strömen, wenn der Kraftstoffverteilerleitungsdruck größer ist als ein vorbestimmter Druck.
  • Wenn sich die Direkteinspritzungs-Kraftstoffpumpe in Wechselbewegung befindet, stellt der Kraftstoffstrom zwischen dem Kolben und der Öffnung daher eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Pumpe sicher.
  • Die Saugpumpe kann vorübergehend in einem gepulsten Modus betrieben werden, wobei der Saugpumpenbetrieb basierend auf einem Druck eingestellt wird, der an dem Ausgang der Saugpumpe und dem Eingang der Hochdruckpumpe geschätzt wird. Insbesondere als Reaktion auf ein Abfallen des Eingangsdrucks der Hochdruckpumpe unter einen Kraftstoffdampfdruck, kann die Saugpumpe betrieben werden, bis der Eingangsdruck auf oder über dem Kraftstoffdampfdruck liegt. Das verringert das Risiko, dass die Hochdruckkraftstoffpumpe Kraftstoffdämpfe (anstatt des Kraftstoffs) aufnimmt und das Risiko nachfolgender Maschinenabwürgeereignisse.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Hochdruckpumpe 214 in 2 als ein veranschaulichendes Beispiel einer möglichen Konfiguration für eine Hochdruckpumpe dargestellt ist. Komponenten, die in 2 gezeigt sind, können entfernt und/oder ersetzt werden, während zusätzliche, hier nicht gezeigte Komponenten zu der Pumpe 214 hinzugefügt werden können, während immer noch die Fähigkeit beibehalten wird, Kraftstoff unter hohem Druck zu einer Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung und einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung zu leiten.
  • Das magnetventilaktivierte Steuerventil 236 kann auch betrieben werden, um Kraftstoffrückströmung von der Hochdruckpumpe zu dem Überdruckventil 232 oder dem Speicher 215 zurückzulenken. Das Steuerventil 236 kann zum Beispiel betrieben werden, um Kraftstoffdruck zu erzeugen und in dem Speicher 215 für den späteren Gebrauch zu speichern. Eine Verwendung des Speichers 215 besteht darin, Kraftstoffvolumensstrom zu absorbieren, der aus dem Öffnen des Verdichtungsdruckentlastungsventil 232 resultiert. Der Speicher 227 beschafft Kraftstoff, während sich das Rückschlagventil 234 während des Ansaughubs der Pumpe 214 öffnet. Eine andere Verwendung des Speichers 215 ist das Absorbieren/Beschaffen von Volumenänderungen in dem Schrittraum 227. Noch ein anderer Gebrauch des Speichers 215 ist es, intermittierenden Betrieb der Saugpumpe 212 zu erlauben, um eine mittlere Pumpeneingangsleistungsverringerung während Dauerbetriebs zu gewinnen.
  • Obwohl die erste Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung 250 mit dem Auslass 208 der HPP 214 (und nicht mit dem Einlass der HPP 214) gekoppelt ist, ist die zweite Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung 260 mit dem Einlass 203 der HPP 214 gekoppelt (und nicht mit dem Auslass der HPP 214). Obwohl hier Ansaugungen, Ausgänge und ähnliche Elemente in Zusammenhang mit der Verdichtungskammer 205 beschrieben sind, ist es selbstverständlich, dass nur eine einzige Leitung in die Verdichtungskammer 205 vorhanden sein kann. Die einzige Leitung kann als Ansaugung und Auslass dienen. Insbesondere ist die zweite Kraftstoffverteilerleitungen 260 mit dem HPP-Einlass 203 an einer Stelle stromaufwärts des magnetventilaktivierten Steuerventils 236 und stromabwärts des Rückschlagventils 234 und Überdruckventils 232 gekoppelt. Ferner ist eventuell keine zusätzliche Pumpe zwischen der Saugpumpe 212 und der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung 260 erforderlich. Wie unten erörtert, ermöglicht es die spezifische Konfiguration des Kraftstoffsystems mit der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung mit dem Einlass der Hochdruckpumpe über ein Überdruckventil und eine Rückschlagventil gekoppelt, den Druck an der zweiten Kraftstoffverteilerleitung über die Hochdruckpumpe auf einen festgelegten Standarddruck zu erhöhen, der oberhalb des Standarddrucks der Saugpumpe liegt. Der festgelegte Hochdruck an der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung wird daher von der Hochdruckkolbenpumpe abgeleitet.
  • Wenn sich die Hochdruckpumpe 214 nicht Wechselbewegung ist, wie zum Beispiel beim Hochfahren vor dem Anlassen, erlaubt das Rückschlagventil 244, dass die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit 5 bar gefüllt wird. Da die Verdrängung in der Pumpenkammer aufgrund der Aufwärtsbewegung des Kolbens kleiner wird, strömt der Kraftstoff in eine von zwei Richtungen. Falls das Überströmventil 236 geschlossen ist, geht der Kraftstoff in die Hochdruck-Kraftstoffverteilerleitung 250. Falls das Überströmventil 236 offen ist, geht der Kraftstoff entweder in die Niederdruck-Kraftstoffverteilerleitung 250 oder durch das Verdichtungsentlastungsventil 232. Derart wird die Hochdruckkraftstoffpumpe betrieben, um Kraftstoff an einem variablen Hochdruck (wie zum Beispiel zwischen 15–200 bar) zu den Direktkraftstoffeinspritzdüsen 252 über die erste Kraftstoffverteilerleitung 250 zu liefern, während Kraftstoff auch mit einem festgelegten Hochdruck (wie zum Beispiel 15 bar) zu den Saugrohreinspritzdüsen 262 über die zweite Kraftstoffverteilerleitung 260 geliefert wird. Der variable Druck kann einen Mindestdruck aufweisen, der an dem festgelegten Druck liegt (wie bei dem System der 2). Bei der in 2 gezeigten Konfiguration ist der Druck der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung gleich wie der Mindestdruck für die Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung, wobei beide größer sind als der standardmäßige Druck der Saugpumpe. Hierbei wird die Kraftstoffzufuhr von der Hochdruckpumpe über das stromaufwärtige (magnetventilaktivierte) Steuerventil und außerdem über die diversen Rückschlag- und Überdruckventile, die mit der Ansaugung der Hochdruckpumpe gekoppelt sind, gesteuert. Durch Einstellen des magnetventilaktivierten Steuerventils wird der Kraftstoffdruck an der ersten Kraftstoffverteilerleitung von dem festgelegten Druck auf den variablen Druck angehoben, während an der zweiten Kraftstoffverteilerleitung der festgelegte Druck beibehalten wird. Die Ventile 244 und 242 wirken gemeinsam, um die Niederdruckkraftstoffverteilerleitung 260 während des Pumpenansaughubs auf einem Druck von 15 bar zu halten. Das Überdruckventil 242 begrenzt einfach den Druck, der sich in der Kraftstoffverteilerleitung 250 aufgrund der thermischen Ausdehnung des Kraftstoffs aufbaut. Eine typische Überdruckeinstellung kann 20 bar betragen.
  • Die Steuervorrichtung 12 kann auch den Betrieb jeder der Kraftstoffpumpen 212 und 214 steuern, um eine Menge, einen Druck, eine Strömungsrate usw. eines der Maschine zugeführten Kraftstoffs einzustellen. Beispielhaft kann die Steuervorrichtung 12 eine Druckeinstellung, eine Pumpenhubmenge, einen Befehl für den Pumpenarbeitszyklus und/oder eine Kraftstoffströmungsrate der Kraftstoffpumpen variieren, um an unterschiedlichen Stellen des Kraftstoffsystems Kraftstoff zuzuführen. Ein (nicht gezeigter) Treiber, der mit der Steuervorrichtung 222 elektronisch gekoppelt ist, kann verwendet werden, um ein Steuersignal, wie erforderlich, an die Niederdruckpumpe zu senden, um die Ausgabe (zum Beispiel die Drehzahl) der Niederdruckpumpe einzustellen.
  • Die in 2 abgebildete Ausführungsform und auch die Ausführungsform 300 der 3 zeigen eine erste Kraftstoffsystemkonfiguration, wobei Kraftstoff der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung von dem Kraftstofftank durch Abzweigen vor der Direkteinspritzungs-Hochdruckkraftstoffpumpe (HPFP) zugeführt wird. Es ist jedoch selbstverständlich, dass bei alternativen Ausführungsformen, wie etwa bei Ausführungsform 350 der 3 gezeigt, Kraftstoff von dem Kraftstofftank über die Direkteinspritzungs-Hochdruckkraftstoffpumpe zu der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung zugeführt wird. Insbesondere hat die Hochdruckkraftstoffpumpe der Ausführungform 350 in 3 eine Ansaugung (niedriger Kraftstoffdruck von der Saugpumpe) und zwei Auslässe (hoher Kraftstoffdruck zu der DI-Verteilerleitung und niedriger Kraftstoffdruck zu der PFI-Verteilerleitung). Diese Hochdruckpumpe beaufschlagt keinen Kraftstoff, der zu der PFI-Verteilerleitung gerichtet wird, mit Druck. Der Niederdruckkraftstoff, der durch die Pumpe strömt, hilft beim Abkühlen und Schützen der Hochdruckpumpe. Bei früheren Kraftstoffsystemkonfigurationen von Maschinen (zum Beispiel Stand der Technik) wurde eine dedizierte Niederdruckpumpe zum Beaufschlagen der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung mit Druck verwendet, wobei die Niederdruckpumpe von der zum Beaufschlagen der Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung mit Druck verwendeten Hochdruckpumpe getrennt war. Die vorliegenden Konfigurationen, die in den 2–3 abgebildet sind, erlauben Hardwareverringerung durch Verwenden derselben Pumpe, um beide Kraftstoffverteilerleitungen mit Druck zu beaufschlagen. In beiden Konfigurationen kann der Kraftstofffluss jedoch bewirken, dass HPFP-Kraftstoffpulsationen in die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung eintreten. Das ist darauf zurückzuführen, dass die Hochdruckkolbenpumpe von einer Maschinennockenwelle angetrieben wird, was dazu führt, dass eine definierte Anzahl von Impulsen an der HPFP, und dadurch in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung bei jeder Maschinenumdrehung (zum Beispiel 3 Impulse alle 270 Grad bei einem 4-Zylinder-Reihenmaschine) erfahren wird. Die Pulsationen der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung können sich während Zuständen verschlimmern, wenn die Hochdruckkraftstoffpumpe keinen Kraftstoff zu der Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung (wenn etwa keine Direkteinspritzung von Kraftstoff angefordert wird) liefert, und wenn Kraftstoff nur an die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung geliefert wird (wenn etwa nur Saugrohreinspritzung von Kraftstoff angefordert wird). Das wird dadurch verursacht, dass die Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung das gesamte aufgenommene Kraftstoffvolumen an das Niederdrucksystem zurückgibt. Die Pulsationen in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung können zu signifikanten Kraftstoffversorgungsfehlern führen.
  • Wie hier ausgeführt ist, können Kraftstoffversorgungsfehler durch Einstellen des Timings eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses verringert werden. Das Liefern des Saugrohreinspritzungsimpulses kann bewegt werden, um mit einem ersten Kraftstoffverteilerleitungs-Druckabtastpunkt in eine vorverlegte Richtung (wie in den 4 und 5 gezeigt) zusammenzufallen. Derart werden Kraftstoffversorgungsfehler aufgrund von Kraftstoffdruckabweichungen verringert, was die Saugrohr-Kraftstoffeinspritzmessung verbessert. Gleichzeitig kann Saugrohrkraftstoffeinspritzung mit geschlossenem Ansaugventil aufrechterhalten werden.
  • Unter Bezugnahme auf das Verfahren 400, ist ein beispielhaftes Verfahren zum Druckbeaufschlagen von Kraftstoff in einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die über eine Maschinennockenwelle angetrieben wird, gezeigt, die intermittierend den Kraftstoffdruck in einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung abtastet und selektiv eine Saugrohrkraftstoffeinspritzung mit einem Timing vornimmt, das um einen nächstgelegenen Kraftstoffverteilerleitungs-Druckabtastpunkt in die vorverlegte Richtung ausgeglichen ist. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 400 und der Rest der hier enthaltenen Verfahren können durch eine Steuervorrichtung basierend auf Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuervorrichtung gespeichert sind, und im Zusammenhang mit Signalen, die von Sensoren des Maschinensystems, wie etwa den oben mit Bezug auf die 1–3 beschriebenen Sensoren, empfangen werden. Die Steuervorrichtung kann Maschinenaktuatoren des Maschinensystems gemäß den unten beschriebenen Verfahren verwenden, um den Maschinenbetrieb einzustellen.
  • Bei 402 weist das Verfahren das Schätzen und/oder Messen von Maschinenbetriebszuständen auf. Die Parameter können zum Beispiel Maschinendrehzahl, Fahrerdrehmomentnachfrage, Kraftstoffverteilerleitungsdruck, Maschinentemperatur, Umgebungsbedingungen usw. umfassen. Bei 404 weist das Verfahren das Bestimmen eines Kraftstoffeinspritzprofils basierend auf den geschätzten Maschinenbetriebszuständen auf. Das bestimmte Kraftstoffeinspritzprofil kann eine über Saugrohreinspritzung (ein Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls) zu liefernde Kraftstoffmenge und eine über Direkteinspritzung (ein Direkteinspritzungs-Kraftstoffimpuls) zu liefernde Kraftstoffmenge aufweisen. Als ein Beispiel kann die gewünschte Kraftstoffmasse basierend auf Fahrernachfrage bestimmt werden. Basierend auf der gewünschten Kraftstoffmasse (für Saugrohr- und Direkteinspritzung) und ferner basierend auf dem Kraftstoffverteilerleitungsdruck, können entsprechende Kraftstoffimpulse (für Saugrohr- und Direkteinspritzung) berechnet werden.
  • Bei 406 kann bestätigt werden, dass Saugrohreinspritzung angefordert wurde. Falls mindestens etwas Saugrohreinspritzung angefordert wurde, geht das Verfahren weiter zu 408. Falls keine Saugrohreinspritzung angefordert wurde und nur Direkteinspritzung (DI) angefordert wird, geht das Verfahren weiter zu 430. Nur die Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung wird dabei über eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die mit der Maschine gekoppelt und über die Maschinennockenwelle angetrieben wird, mit Druck beaufschlagt. Insbesondere wird ein Ausgang der Hochdruckkraftstoffpumpe eingestellt, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck an der Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung bereitzustellen. Bei 432 weist das Verfahren ferner das Berechnen einer DI-Kraftstoffimpulsbreite basierend auf der gewünschten DI-Kraftstoffmasse auf. Bei 434 weist das Verfahren das Zuführen der gewünschten DI-Kraftstoffmasse durch Betätigen der Hochdruckkraftstoffpumpe und Einspritzen von Kraftstoff über die Direkteinspritzdüse mit der bestimmten DI-Kraftstoffimpulsbreite und dem bestimmten Timing auf.
  • Falls bei 406 mindestens etwas Saugrohrkraftstoffeinspritzung (PFI) angefordert wurde, weist die Routine das Druckbeaufschlagen von Kraftstoff in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über die von der Nockenwelle angetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe auf. Dazu gehören Zustände, bei welchen nur Saugrohreinspritzung angefordert wird, sowie Zustände, bei welchen sowohl Saugrohr- als auch Direkteinspritzung angefordert wird. Insbesondere wird ein Ausgang der Hochdruckkraftstoffpumpe eingestellt, um den gewünschten Kraftstoffverteilerleitungsdruck an der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung bereitzustellen. Bei 410 wird, basierend auf Maschinenbetriebszuständen, wie etwa gewünschte Kraftstoffmasse und PFI-Kraftstoffverteilerleitungsdruck, eine PFI-Kraftstoffeinspritzimpulsbreite berechnet. Bei einem Beispiel kann der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck durch einen Drucksensor geschätzt werden, der mit der PFI-Kraftstoffverteilerleitung gekoppelt ist, wobei der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck intermittierend durch den Drucksensor mit einer Frequenz, die auf der Maschinenzündfrequenz basiert, abgetastet wird. Für eine Maschine mit 6-Zylinder-V-Konfiguration, kann der Saugrohreinspritzung-Kraftstoffverteilerleitungsdruck zum Beispiel alle 60 (720/12) PIPs abgetastet werden.
  • Bei 412 kann bestimmt werden, ob die anfängliche Kraftstoffeinspritzimpulsbreite, die bei 410 bestimmt wurde, ausreichend klein ist. Es kann zum Beispiel bestätigt werden, dass die Kraftstoffeinspritzimpulsbreite kleiner ist als ein Schwellenwert. Der Schwellenwert kann auf der Maschinendrehzahl und Maschinenlast basieren, der Schwellenwert kann verringert werden, während die Maschinendrehzahl und die Maschinenlast zunehmen.
  • Falls die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulsbreite nicht kleiner ist als der Schwellenwert, geht die Routine zu 428 weiter, wobei die gewünschte PFI-Kraftstoffmasse gemäß dem bestimmten PFI-Kraftstoffprofil (das bei 410 bestimmt wurde) durch Betätigen der Hochdruckkraftstoffpumpe und Einspritzen von Kraftstoff über die Saugrohreinspritzdüse mit der vorbestimmten PFI-Kraftstoffimpulsbreite und dem bestimmten Timing geliefert wird. Mit anderen Worten weist das Verfahren während Zuständen, bei welchen der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls größer ist als der Schwellenwert, das Aufrechterhalten des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses an dem anfänglichen Timing auf.
  • Falls die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulsbreite kleiner ist als der Schwellenwert, weist das Verfahren bei 414 das Berechnen eines anfänglichen Endes des Einspritzwinkels für den PFI-Kraftstoffimpuls basierend auf den Maschinenbetriebszuständen auf. Das anfängliche Timing kann auf der Geschwindigkeit des Kraftstoffs basieren, der von der HPFP zu der Kraftstoffverteilerleitung läuft, sowie auf dem Timing (oder der Maschinenposition), das einer Ansaugventilöffnung entspricht. Die Steuervorrichtung kann zum Beispiel ein anfängliches Ende des Einspritzwinkels für den PFI-Kraftstoffimpuls basierend auf der Kraftstoffimpulsbreite und dem gewünschten Timing berechnen. Bei einem Beispiel kann das anfängliche Timing einem Timing entsprechen, das Einspritzung mit geschlossenem Ansaugventil der bestimmten Kraftstoffmasse erlaubt. Das anfängliche Timing kann einer Maschinenposition entsprechen und kann eine festgelegte Anzahl von Kurbelwinkelgraden aufweisen. Bei 416 weist das Verfahren das Berechnen einer Mitte des Einspritzwinkels für den PFI-Kraftstoffimpuls basierend auf dem anfänglichen Ende des Einspritzwinkeltimings und der Kraftstoffimpulsbreite auf.
  • Daher kann das anfängliche Timing, das der Einspritzung bei geschlossenem Ansaugventil entspricht, an einer beliebigen Position der Wellenform des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffdrucks auftreten, wie etwa an oder nahe einem lokalen Maximum oder lokalen Minimum. Mit anderen Worten kann das anfängliche Timing zu dem intermittierenden Abtasten des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks asynchron sein. Derartige Stellen können jedoch zu Druckschwankungen und dadurch zu Kraftstoffversorgungsfehlern führen. Wie hier ausgeführt ist, kann die Steuervorrichtung konfiguriert sein, um die Lieferung des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses zum Einspritzen der Saugrohrkraftstoffeinspritzung mit einem aktualisierten Timing einzustellen, das um und synchron zu einem Abtastpunkt des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffdrucks ausgeglichen ist. Das ermöglicht es, Kraftstoffversorgungsfehler zu verringern.
  • Insbesondere weist das Verfahren bei 418 das Identifizieren eines am nächsten liegenden Abtastpunkts des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffdrucks in der vorverlegten Richtung auf. Durch Auswählen des ersten Abtastpunkts in der vorverlegten Richtung kann eine Kraftstoffeinspritzung bei geschlossenem Ansaugventil aufrechterhalten werden. Bei 420 weist das Verfahren das Bewegen des Zuführens des Saugrohreinspritzimpulses von dem anfänglichen Timing asynchron zu dem intermittierenden Abtasten und der Einspritzung bei geschlossenem Ansaugventil entsprechend zu einem abschließenden Timing synchron zu dem intermittierenden Abtasten auf.
  • Bei einem Beispiel weist das intermittierende Abtasten des Kraftstoffdrucks in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung ein erstes Abtasten des Kraftstoffdrucks auf, das an einem ersten Timing ausgeführt wird, gefolgt von einem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks an einem zweiten, späteren Timing, ohne Druckzwischenabtastung. Eine Dauer, die zwischen dem ersten und dem zweiten Timing des Abtastens verstrichen ist, kann auf der Maschinenzündfrequenz basieren. Das anfängliche Timing des PFI-Kraftstoffimpulses kann dabei auf dem ersten Abtasten des Kraftstoffdrucks, dem anfänglichen Timing nach dem ersten Timing und nach dem zweiten Timing basieren. Mit anderen Worten kann der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck abgetastet werden, um ein anfängliches Impulstiming zu bestimmen. Dann kann das anfängliche Impulstiming zu einem abschließenden Timing, das mit dem zweiten Timing zusammenfällt, bewegt (insbesondere vorverlegt) werden. Das Bewegen umfasst insbesondere das Ausrichten der Mitte des Einspritzwinkels des Kraftstoffimpulses der Saugrohreinspritzung (wie für das anfängliche Timing bestimmt) mit dem ersten durchschnittlichen Druck, der in die vorverlegten Richtung übergeht. Das anfängliche Timing wird daher vorverlegt, um einen Mittenwinkel des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses mit dem zweiten Timing oder dem zweiten Abtastpunkt auszurichten. Ein Ende des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses kann dann basierend auf dem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks eingestellt werden.
  • Durch Vorverlegen und Nichtverzögern des Impulstimings kann sichergestellt werden, dass sowohl das anfängliche als auch das abschließende Timing Einspritzung mit geschlossenem Ansaugventil aufweisen. Es ist klar, dass der Saugrohreinspritzimpuls nicht zu einem nächsten Abtastpunkt in eine verzögerte Richtung bewegt wird, auch falls eine Entfernung zwischen dem anfänglichen Timing und dem zweiten Abtastpunkt in die verzögerte Richtung kleiner ist als die Entfernung zwischen dem anfänglichen Timing und dem ersten Abtastpunkt in die vorverlegte Richtung.
  • Bei 422 weist das Verfahren das Einstellen der Saugrohr-Kraftstoffpfützenmodelldynamik basierend auf dem Bewegen auf. Bei einem Beispiel kann, aufgrund des Vorverlegens des Timings, das Einstellen durchgeführt werden, um erhöhte Zerstäubung von Kraftstoff im dem Saugrohr aufgrund einer längeren Dauer, während der die Saugrohrkraftstoffpfütze auf dem Ansaugventil oder auf den Ventilwänden sitzt, zu berücksichtigen. Zusätzlich kann die Kraftstoffimpulsbreite basierend auf dem Kraftstoffdruck, der an dem zweiten Abtastpunkt geschätzt wird, eingestellt werden. Bei 424 weist das Verfahren das Aktualisieren der Kraftstoffimpulsbreite und das Bewegen eines Endes des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem Ausrichten der Mitte des Einspritzwinkels und der eingestellten Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffpfützenmodelldynamik auf. Als ein Beispiel, um die erhöhte Zerstäubung von Kraftstoff in dem Ansaugrohr zu berücksichtigen, kann die Kraftstoffimpulsbreite gekürzt werden, indem die Mitte des Einspritzwinkels an dem mittleren Druckübergang gehalten wird, während das Ende des Einspritzwinkels vorverlegt wird. Ein Verringerungsfaktor kann basierend auf der aktualisierten Kraftstoffimpulsbreite in Bezug zu der anfänglichen Kraftstoffimpulsbreite (wie bei 410 bestimmt) bestimmt werden, und der Verringerungsfaktor kann auf das Ende des Einspritzwinkels angewandt werden. Alternativ kann die PFI-Kraftstoffimpulsbreite mit einem Faktor verringert werden, der auf dem Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck beruht, der an dem zweiten späteren Abtastpunkt geschätzt wird. Das Einstellen kann zum Beispiel das Vorverlegen des Endes des Einspritzwinkels zu dem abschließenden Timing aufweisen, wenn der an dem zweiten Abtastpunkt geschätzte Kraftstoffdruck niedriger ist als der Kraftstoffdruck an dem ersten Abtastpunkt. Bei einem anderen Beispiel kann das Einstellen das Verzögern des Endes des Einspritzwinkels von dem abschließenden Timing weg aufweisen, wenn der Kraftstoffdruck, der an dem zweiten Abtastpunkt geschätzt wird, größer ist als der Kraftstoffdruck an dem ersten Abtastpunkt.
  • Das Verfahren geht dann weiter zu 428, wobei Kraftstoff eingespritzt oder über die Saugrohreinspritzdüse gemäß dem aktualisierten Kraftstoffimpulstiming und der aktualisierten Kraftstoffimpulsbreite je nach Anwendbarkeit zugeführt wird. Falls Direktkraftstoffeinspritzung ebenfalls gemeinsam mit der Saugrohrkraftstoffeinspritzung verlangt wurde, kann das Verfahren ferner das Bestimmen des Impulsbreiten-Zusatztimings des DI-Kraftstoffimpulses und auch das Zuführen von Kraftstoff über die Direkteinspritzdüse gemäß dem bestimmten DI-Kraftstoffimpulsbreitenprofil aufweisen.
  • Derart werden Kraftstoffversorgungsfehler, die durch Druckschwankungen an der HPFP induziert werden, verringert. Eine beispielhafte Zuführung von Kraftstoff über Saugrohrkraftstoffeinspritzung synchron zu einem Kraftstoffverteilerleitungsdruckabtastpunkt wird nun unter Bezugnahme auf 5 erörtert.
  • Das Mapping 500 der 5 bildet einen Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck an der Plotterdarstellung 502 und einen Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffdüsenarbeitszyklus (PDI_DutyCycle) an der Plotterdarstellung 520 ab. Die Abtastung des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks (PFI_FRP Msmt) ist an der Plotterdarstellung 530 gezeigt. Insbesondere ist die Plotterdarstellung 530 ein Vorwärtszähler, der jedes Mal erhöht wird, wenn der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck abgetastet wird. Alle Plotterdarstellungen sind über die Zeit gezeigt, hier hinsichtlich der Maschinenposition in Kurbelwinkelgraden (CAD) oder PIPs abgebildet.
  • Wie die Sinuswellenform der Plotterdarstellung 502 zeigt, kann der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck periodisch zwischen einem lokalen Maximum und einem lokalen Minimum schwanken. Es ist klar, dass, obwohl die Wellenform der 5 symmetrische Wellen mit gleicher Intensität und einer feststehenden Frequenz zeigt, die Wellenform bei alternativen Beispielen asymmetrisch sein kann, so dass sich die lokalen Maxima, Minima der Wellenform jedes Zyklus von denjenigen anderer Zyklen unterscheiden.
  • Der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck wird intermittierend abgetastet, wie an der Plotterdarstellung 530 angegeben. Der Kraftstoffdruck an den Abtastpunkten ist durch durchgehende Kreise 506a–g gezeigt. Wie man sieht, kann der Kraftstoffverteilerleitungsdruck sehr signifikant an jedem Abtastpunkt darauf basierend variieren, ob das Abtasten an oder nahe dem lokalen Maximum der Wellenform auftrat, wie zum Beispiel an 506a und 506e, oder nahe dem lokalen Minimum der Wellenform wie zum Beispiel an 506b, 506d und 506f. Da ein befohlener Kraftstoffimpuls auf dem geschätzten Kraftstoffverteilerleitungsdruck basiert, kann ein Kraftstoffimpuls, der auf dem Kraftstoffdruck basierend, der nahe einem lokalen Maximum geschätzt wird, befohlen wird, die Impulsbreite überschätzen, falls der Kraftstoffimpuls abgegeben wird, wenn sich der Kraftstoffdruck nahe einem lokalen Minimum befindet. Ebenso kann ein Kraftstoffimpuls, der basierend auf dem Kraftstoffdruck befohlen wird, der nahe einem lokalen Minimum geschätzt wird, die Impulsbreite unterschätzen, falls der Kraftstoffimpuls geliefert wird, wenn sich der Kraftstoffdruck nahe einem lokalen Maximum befindet.
  • Bei dem abgebildeten Beispiel wird der Kraftstoffverteilerleitungsdruck an einem ersten Abtastpunkt CAD1 abgetastet, und eine erste Kraftstoffdruckschätzung 506a wird erhalten. Basierend auf der Kraftstoffdruckschätzung an dem ersten Abtastpunkt CAD1, wird ein erster Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls PW1 anfänglich für die Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in einen ersten Zylinder bestimmt. Der erste Kraftstoffimpuls PW1 kann eine anfängliche Impulsbreite w1 und ein anfängliches Timing CAD3 aufweisen, das einer Position an einem oder um ein lokales Maximum entspricht.
  • Zum Verringern von Kraftstoffversorgungsfehlern, die von dem sinuswellenförmigen Kraftstoffdruckwechsel induziert werden, wird der Arbeitszyklus des ersten Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses PW1 angepasst, um das Timing zu bewegen, um um einen nächstliegenden Abtastpunkt in der vorverlegten Richtung in Bezug zu dem anfänglichen Timing CAD3, hier der zweite Abtastpunkt CAD2, ausgeglichen zu sein. Spezifisch wird eine Mitte des Einspritzwinkels des ersten Kraftstoffimpulses PW1 von einem anfänglichen Timing CAD3 bewegt und neu positioniert, um mit dem zweiten Abtastpunkt CAD2 in der vorverlegten Richtung ausgerichtet zu sein. Daher wird der erste Kraftstoffimpuls PW1 (gepunktete Linie) wie von dem Pfeil 510 gezeigt, zu dem aktualisierten ersten Kraftstoffimpuls PW1‘ (durchgehende Linie) neu positioniert. Das Neupositionieren wird mit Einstellungen an der Kraftstoffimpulsbreite ausgeführt. Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass der Kraftstoffverteilerleitungsdruck 506a an dem ersten Abtastpunkt CAD1 größer ist als der Kraftstoffverteilerleitungsdruck 506b an dem zweiten Abtastpunkt CAD2, hat nach dem Neupositionieren der aktualisierte erste Kraftstoffimpuls PW1‘ eine kleinere Impulsbreite w1‘ als die Impulsbreite w1 des anfänglichen ersten Kraftstoffimpulses PW1.
  • Der Kraftstoffverteilerleitungsdruck wird wieder an den Abtastpunkten CAD4 und CAD5 abgetastet. Eine Kraftstoffdruckschätzung 506d wird an dem Abtastpunkt CAD5 erhalten. Basierend auf der Kraftstoffdruckschätzung an dem Abtastpunkt CAD5, wird ein zweiter Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls PW2 anfänglich für die Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in einen zweiten Zylinder bestimmt, wobei der zweite Zylinder unmittelbar nach dem ersten Zylinder zündet. Der zweite Kraftstoffimpuls PW2 kann eine anfängliche Impulsbreite w2 und ein anfängliches Timing CAD7 haben, die einer Position an einem oder um ein lokales Minimum entsprechen.
  • Zum Verringern von Kraftstoffversorgungsfehlern, die von dem sinuswellenförmigen Kraftstoffdruckwechsel induziert werden, wird der Arbeitszyklus des zweiten Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses PW2 angepasst, um das Timing zu bewegen, um um einen nächstliegenden Abtastpunkt in der vorverlegten Richtung in Bezug zu dem anfänglichen Timing CAD7, hier Abtastpunkt CAD6, ausgeglichen zu sein. Spezifisch wird eine Mitte des Einspritzwinkels des zweiten Kraftstoffimpulses PW2 von einem anfänglichen Timing CAD3 bewegt und neu positioniert, um mit dem zweiten Abtastpunkt CAD6 in der vorverlegten Richtung ausgerichtet zu sein. Daher wird der zweite Kraftstoffimpuls PW2 (gepunktete Linie), wie von dem Pfeil 512 gezeigt, zu dem aktualisierten zweiten Kraftstoffimpuls PW2‘ (durchgehende Linie) neu positioniert. Das Neupositionieren wird mit Einstellungen an der Kraftstoffimpulsbreite ausgeführt. Insbesondere aufgrund der Tatsache, dass der Kraftstoffverteilerleitungsdruck 506d an dem ersten Abtastpunkt CAD5 kleiner ist als der Kraftstoffverteilerleitungsdruck 506e an dem zweiten Abtastpunkt CAD6, hat nach dem Neupositionieren der aktualisierte zweite Kraftstoffimpuls PW2‘ eine größere Impulsbreite w2‘ als die Impulsbreite w2 des anfänglichen zweiten Kraftstoffimpulses PW2. Derart wird die Kraftstoffmessung von einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung verbessert.
  • Bei einem Beispiel umfasst das Verfahren für eine Maschine Folgendes: Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs in einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über eine Hochdruckkraftstoffpumpe, die von einer Maschinennockenwelle angetrieben wird; intermittierendes Abtasten des Kraftstoffdrucks in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung und, während Zuständen, wenn ein Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls kleiner ist als ein Schwellenwert, Bewegen des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses von einem anfänglichen Timing, das zu dem intermittierenden Abtasten asynchron ist, zu einem abschließenden Timing, das mit dem intermittierenden Abtasten synchron ist. Bei dem vorhergehenden Beispiel weist das intermittierende Abtasten des Kraftstoffdrucks zusätzlich oder optional in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung ein erstes Abtasten des Kraftstoffdrucks an einem ersten Timing auf, gefolgt von einem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks an einem zweiten späteren Timing ohne Druckzwischenabtastung, eine Dauer, die zwischen dem ersten und zweiten Timing verstreicht, basierend auf der Maschinenfrequenz auf. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele basiert zusätzlich oder optional das anfängliche Timing auf dem ersten Abtasten des Kraftstoffdrucks, dem anfänglichen Timing nach dem ersten Timing und nach dem zweiten Timing auf, und wobei das abschließende Timing mit dem zweiten Timing zusammenfällt. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele weist das Bewegen zusätzlich oder optional das Vorverlegen des anfänglichen Timings zu dem zweiten Timing derart auf, dass ein Mittenwinkel des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses mit dem zweiten Timing ausgerichtet wird. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Einstellen eines Endes des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks auf. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele weist das Einstellen zusätzlich oder optional das Vorverlegen des Endes des Einspritzwinkels zu dem abschließenden Timing auf, wenn der Kraftstoffdruck an dem zweiten Abtasten kleiner ist als der Kraftstoffdruck an dem ersten Abtasten, und das Verzögern des Endes des Einspritzwinkels von dem abschließenden Timing weg, wenn der Kraftstoffdruck an dem zweiten Abtasten größer ist als der Kraftstoffdruck an dem ersten Abtasten. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional das Einstellen der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffpfützenmodelldynamik basierend auf der Bewegung auf. Bei irgendeinem oder allen vorhergehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional das Bewegen eines Endes des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem Bewegen und den eingestellten Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffpfützenmodelldynamik. Bei irgendeinem oder allen vorhergehenden Beispielen basiert der Schwellenwert zusätzlich oder optional auf Maschinendrehzahl und Maschinenlast, wobei der Schwellenwert verringert wird, wenn die Maschinendrehzahl und die Maschinenlast steigen. Bei irgendeinem oder allen vorhergehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional während Zuständen, wenn der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls größer ist als der Schwellenwert, das Aufrechterhalten des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses an dem anfänglichen Timing. Bei irgendeinem oder allen vorhergehenden Beispielen umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional das Betreiben einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffdüse zum Liefern des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses an dem abschließenden Timing. Bei irgendeinem oder allen vorhergehenden Beispielen umfasst das Verfahren ferner zusätzlich oder optional das Druckbeaufschlagen von Kraftstoff in einer Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über die durch die Maschinennockenwelle angetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe. Bei irgendeinem oder allen vorhergehenden Beispielen weisen sowohl das anfängliche als auch das abschließende Timing zusätzlich oder optional Einspritzung bei geschlossenem Ansaugventil auf, wobei das anfängliche und das abschließende Timing Maschinenkurbelwinkelgrade aufweisen.
  • Bei einem anderen Beispiel umfasst ein Verfahren für eine Maschine Folgendes: Messen eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks mit einer Frequenz, wobei die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung durch eine maschinenbetriebene Hochdruck-Kolbenkraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagt wird, Schätzen des anfänglichen Timings und der anfänglichen Breite eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf einer ersten Messung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks, und selektives Aktualisieren sowohl des anfänglichen Timings als auch der anfänglichen Breite des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf einer zweiten, unmittelbar darauffolgenden Messung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks. Bei dem oben stehenden Beispiel ist zusätzlich oder optional das anfängliche Timing zu der ersten und zweiten Messung asynchron, und das selektiv aktualisierte Timing ist zu der zweiten Messung synchron. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele weist das selektive Aktualisieren zusätzlich oder optional das Vorverlegen des anfänglichen Timings zu einer Zeit der zweiten Messung auf, wenn die anfängliche Breite des Impulses kleiner ist als ein Schwellenwert, und das Aufrechterhalten des anfänglichen Timings, wenn die anfängliche Breite des Impulses größer ist als der Schwellenwert. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele weist das selektive Aktualisieren zusätzlich oder optional ferner nach dem Vorverlegen des Timings das Verringern der anfänglichen Breite des Kraftstoffimpulses basierend auf einem Unterschied des Kraftstoffdrucks zwischen der ersten und der zweiten Messung auf. Bei irgendeinem oder allen der vorhergehenden Beispiele weist das Vorverlegen des anfänglichen Timings zu einem Timing der zweiten Messung zusätzlich oder optional das Ausrichten einer Mitte des Einspritzwinkels des Kraftstoffimpulses mit dem Timing der zweiten Messung auf, wobei das Verringern der anfänglichen Breite des Kraftstoffimpulses das Vorverlegen eines Endes des Einspritzwinkels des Kraftstoffimpulses zu der zweiten Messung aufweist.
  • Bei einem anderen Beispiel umfasst ein Maschinenkraftstoffsystem Folgendes: eine Maschine, eine erste Kraftstoffverteilerleitung, die mit einer Direkteinspritzdüse gekoppelt ist, eine zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit einer Saugrohreinspritzdüse gekoppelt ist, eine mechanische Hochdruck-Kraftstoffpumpe, die von der Maschine über eine Nockenwelle angetrieben wird, wobei die Kraftstoffpumpe Kraftstoff sowohl der ersten als auch der zweiten Kraftstoffverteilerleitung zuführt, wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung mit einem Auslass der Hochdruckkraftstoffpumpe gekoppelt ist, wobei die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit eine Ansaugung der Hochdruckkraftstoffpumpe gekoppelt ist, einen Drucksensor, der mit der zweiten Kraftstoffverteilerleitung gekoppelt ist, um einen Kraftstoffdruck zu messen, und eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung ist mit computerlesbaren Anweisungen konfiguriert, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über die Hochdruckkraftstoffpumpe mit Druck zu beaufschlagen, ein erstes Abtasten des Kraftstoffdrucks in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung auszuführen, ein anfängliches Timing und eine Breite eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem ersten Abtasten zu berechnen, und, falls die Breite des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses kleiner ist als ein Schwellenwert, den Kraftstoffimpuls von dem anfänglichen Timing zu einem Timing vorzuverlegen, das einem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks entspricht, wobei das zweite Abtasten unmittelbar auf das erste Abtasten ohne weiteres Zwischenabtasten folgt. Die Steuervorrichtung weist ferner Anweisungen auf, die Saugrohrkraftstoffpfützenmodelldynamik basierend auf der Vorverlegung einzustellen, und die Breite des Kraftstoffimpulses basierend auf der eingestellten Saugrohrkraftstoffpfützenmdelldynamik einzustellen.
  • Bei einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren für eine Maschine Folgendes: während Zuständen, wenn ein befohlener Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls eine Impulsbreite kleiner als ein Schwellenwert hat, Bewegen des Kraftstoffimpulses, um um einen ersten Abtastpunkt des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks in eine vorverlegte Richtung ausgeglichen zu sein, und während Zuständen, wenn der gesteuerte Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls eine größere Breite hat als als die Schwellenimpulsbreite, Aufrechterhalten eines Timings des Kraftstoffimpulses.
  • Derart wird eine Mitte des PFI-Kraftstoffimpulses um einen Abtastpunkt eines Kraftstoffverteilerleitungsdrucks eingestellt, um Messfehler zu verringern. Durch Ausrichten der Mitte des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses, um mit einem ersten Abtastpunkt in die vorverlegte Richtung zusammenzufallen, wird ermöglicht, dass eine Saugrohrkraftstoffeinspritzung bei geschlossenem Ansaugventil mit Kraftstoffversorgungsfehlern aufgrund von Variationen der Kraftstoffdruckschätzung verringert wird. Durch Ausrichten der Kraftstoffimpulsmitte mit einer Position, an der der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdruck präziser bekannt ist, wird das Messen des Kraftstoffs von der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung verbessert. Durch Verringern von Kraftstoffversorgungsfehlern in Kraftstoffsystemen, in welchen eine einzige Hochdruckpumpe vorteilhafterweise sowohl die Direkteinspritzungs- als auch die Saugrohreinspritzungs-Verteilerleitungen mit Druck beaufschlagen kann, werden Vorteile in Zusammenhang mit der Verringerung von Bauteilen verwirklicht, ohne dass Verlust der Kraftstoffversorgungspräzision auftritt.
  • Zu bemerken ist, dass die beispielhaften Steuer- und Schätzungsroutinen, die hier enthalten sind, mit diversen Maschinen und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und Routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und können durch das Steuersystem, das die Steuervorrichtung in Kombination mit den diversen Sensoren, Aktuatoren und anderer Maschinenhardware umfasst, ausgeführt werden. Die hier beschriebenen bestimmten Routinen können eine oder mehrere einer Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie zum Beispiel ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Somit können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Operationen und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel ausgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird für eine leichte Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Operationen und/oder Funktionen können in Abhängigkeit von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Darüber hinaus können die beschriebenen Aktionen, Betriebe und/oder Funktionen grafisch einen im nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem zu programmierenden Code darstellen, wobei die beschriebenen Aktionen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, einschließlich den unterschiedlichen Kraftmaschinenhardwarekomponenten zusammen mit der elektronischen Steuerung, umgesetzt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Auslegungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die oben genannte Technologie kann zum Beispiel auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, Boxer-4- und andere Maschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der diversen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden, ein.
  • Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht offensichtlich betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sollten als den Einschluss eines oder mehrerer solcher Elemente umfassend verstanden werden, wobei sie zwei oder mehr solcher Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Geltungsbereich weiter, enger, gleich oder anders als die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims (20)

  1. Verfahren für eine Maschine, das Folgendes umfasst: Druckbeaufschlagen von Kraftstoff in einer Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über eine von einer Maschinennockenwelle angetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe, intermittierendes Abtasten des Kraftstoffdrucks in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung, und während Zuständen, bei welchen ein Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls kleiner ist als ein Schwellenwert, Bewegen des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses von einem anfänglichen Timing, das mit dem intermittierenden Abtasten asynchron ist, zu einem abschließenden Timing, das mit dem intermittierenden Abtasten synchron ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das intermittierende Abtasten des Kraftstoffdrucks in der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung ein erstes Abtasten des Kraftstoffdrucks an einem ersten Timing gefolgt von einem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks an einem zweiten, späteren Timing ohne dazwischenliegendes Druckabtasten, eine Dauer, die zwischen dem ersten und dem zweiten Timing basierend auf der Maschinenzündfrequenz verstreicht, aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das anfängliche Timing auf dem ersten Abtasten des Kraftstoffdrucks, dem anfänglichen Timing nach dem ersten Timing und nach dem zweiten Timing basiert, und wobei das abschließende Timing mit dem zweiten Timing zusammenfällt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Bewegen das Vorverlegen des anfänglichen Timings zu dem zweiten Timing derart aufweist, dass ein mittlerer Winkel des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses mit dem zweiten Timing ausgerichtet ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Einstellen eines Endes des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks umfasst.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Einstellen das Vorverlegen des Endes des Einspritzwinkels zu dem abschließenden Timing aufweist, wenn der Kraftstoffdruck an dem zweiten Abtasten kleiner ist als der Kraftstoffdruck an dem ersten Abtasten, und das Verzögern des Endes des Einspritzwinkels von dem abschließenden Timing weg, wenn der Kraftstoffdruck an dem zweiten Abtasten größer ist als der Kraftstoffdruck an dem ersten Abtasten.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Einstellen von Saugrohr-Kraftstoffpfützenmodelldynamik basierend auf dem Bewegen umfasst.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Bewegen eines Endes des Einspritzwinkels des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem Bewegen und der eingestellten Saugrohr-Kraftstoffpfützenmodelldynamik umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schwellenwert auf Maschinendrehzahl und Maschinenlast basiert, wobei der Schwellenwert verringert wird, wenn die Maschinendrehzahl und die Maschinenlast steigen.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner während Zuständen, bei welchen der Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpuls größer ist als der Schwellenwert, das Aufrechterhalten des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses an dem anfänglichen Timing umfasst.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Betreiben einer Saugrohreinspritzdüse zum Liefern des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses an dem abschließenden Timing umfasst.
  12. Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Druckbeaufschlagen von Kraftstoff in einer Direkteinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über eine von der Maschinennockenwelle angetriebene Hochdruckkraftstoffpumpe umfasst.
  13. Verfahren nach Anspruch 1, wobei sowohl das anfängliche als auch das abschließende Timing Einspritzung bei geschlossenem Ansaugventil aufweisen, und wobei sowohl das anfängliche als auch das abschließende Timing Maschinenkurbelwinkelgrade aufweisen.
  14. Verfahren für eine Maschine, das Folgendes umfasst: Messen eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitungsdrucks mit einer Frequenz, wobei die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung von einer Hochdruck-Kraftstoffkolbenpumpe, die durch eine Maschine angetrieben ist, mit Druck beaufschlagt wird, Schätzen eines anfänglichen Timings und einer anfänglichen Breite eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf einer ersten Messung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks, und selektives Aktualisieren sowohl des anfänglichen Timings als auch der anfänglichen Breite des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf einer zweiten, unmittelbar darauffolgenden Messung des Kraftstoffverteilerleitungsdrucks.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das anfängliche Timing zu der ersten und zweiten Messung asynchron ist, und wobei das selektive aktualisierte Timing zu der zweiten Messung synchron ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das selektive Aktualisieren das Vorverlegen des anfänglichen Timings zu einem Timing der zweiten Messung aufweist, wenn die anfängliche Breite des Impulses kleiner ist als ein Schwellenwert, und das Aufrechterhalten des anfänglichen Timings, wenn die anfängliche Breite des Impulses größer ist als der Schwellenwert.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das selektive Aktualisieren ferner nach dem Vorverlegen des Timings das Verringern der anfänglichen Breite des Kraftstoffimpulses basierend auf einem Unterschied des Kraftstoffdrucks zwischen der ersten und der zweiten Messung aufweist.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Vorverlegen des anfänglichen Timings zu einem Timing der zweiten Messung das Ausrichten einer Mitte des Einspritzwinkels des Kraftstoffimpulses mit dem Timing der zweiten Messung aufweist, und wobei das Verringern der anfänglichen Breite des Kraftstoffimpulses das Vorverlegen eines Endes des Einspritzwinkels des Kraftstoffimpulses zu der zweiten Messung aufweist.
  19. Maschinensystem, das Folgendes umfasst: eine Maschine, eine erste Kraftstoffverteilerleitung, die mit einer Direkteinspritzdüse gekoppelt ist, eine zweite Kraftstoffverteilerleitung, die mit einer Saugrohreinspritzdüse gekoppelt ist, eine mechanische Hochdruckkraftstoffpumpe, die von der Maschine über eine Nockenwelle angetrieben wird, wobei die Kraftstoffpumpe Kraftstoff sowohl der ersten als auch der zweiten Kraftstoffverteilerleitung zuführt, wobei die erste Kraftstoffverteilerleitung mit einem Auslass der Hochdruckkraftstoffpumpe gekoppelt ist, die zweite Kraftstoffverteilerleitung mit einer Ansaugung der Hochdruckkraftstoffpumpe gekoppelt ist, einen Drucksensor, der mit der zweiten Kraftstoffverteilerleitung zum Schätzen eines Kraftstoffdrucks gekoppelt ist, und eine Steuervorrichtung mit computerlesbaren Anweisungen, die auf dem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, um: die Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffverteilerleitung über die Hochdruckkraftstoffpumpe mit Druck zu beaufschlagen, ein erstes Abtasten des Kraftstoffdrucks in der zweiten Kraftstoffverteilerleitung auszuführen, ein anfängliches Timing und eine Breite eines Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses basierend auf dem ersten Abtasten zu berechnen, und falls die Breite des Saugrohreinspritzungs-Kraftstoffimpulses kleiner ist als ein Schwellenwert, Vorverlegen des Kraftstoffimpulses von dem anfänglichen Timing zu einem Timing, das einem zweiten Abtasten des Kraftstoffdrucks entspricht, wobei das zweite Abtasten unverzüglich auf das erste Abtasten ohne Zwischabtasten folgt.
  20. System nach Anspruch 19, wobei die Steuervorrichtung ferner Anweisungen zum Einstellen der Saugrohr-Kraftstoffpfützenmodelldynamik basierend auf dem Vorverlegen und Einstellen der Breite des Kraftstoffimpulses basierend auf der eingestellten Saugrohr-Kraftstoffpfützenmodelldynamik aufweist.
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