DE102017119950A1

DE102017119950A1 - Verfahren und systeme für eine kraftstoffeinspritzbaugruppe

Info

Publication number: DE102017119950A1
Application number: DE102017119950.0A
Authority: DE
Inventors: Xiaogang Zhang
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN107795401A; RU2017128718A; CN107795401B; US11260407B2; US20180058405A1

Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Einspritzen von Kraftstoff über drei unterschiedliche Reihen von Einspritzdüsen bereitgestellt, wobei jede Reihe der Einspritzdüsen entlang einer anderen vertikalen Ebene des Einspritzkörpers angeordnet ist. In einem Beispiel kann eine Einspritznadel, die beweglich in dem Einspritzkörper untergebracht ist, Hochdruckkraftstoff jeder von den Reihen von Einspritzdüsen nacheinander zugeführt werden, um der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bis zu fünf Kraftstoffeinspritzungen in einem Betätigungszyklus zuzuführen. In einem anderen Beispiel kann eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung drei Einspritznadeln aufweisen, wobei die Bewegung jeder Einspritznadel in einer jeweiligen Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers Hochdruckkraftstoff der Kammer zuführen kann, von wo aus der Kraftstoff durch die angekoppelten Kraftstoffeinpritzdüsen eingespritzt werden kann.

Description

Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Verfahren und Systeme für eine Kraftstoffeinspritzbaugruppe.
Allgemeiner Stand der Technik/Kurzdarstellung
Verbrennungsmotoren sind mit einem oder mehreren Kraftstoffeinspritzeinrichtungen zum Zuführen von Kraftstoff zum Motor für die Verbrennung ausgestattet. Während bestimmter Motorbetriebsbedingungen ist es möglicherweise wünschenswert, eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzungen durchzuführen. Zum Beispiel kann eine Kraftstoffeinspritzung in drei separate Kraftstoffeinspritzungen unterteilt sein, zum Beispiel eine Ersteinspritzung, eine Kraftstoffhaupteinspritzung und eine Kraftstoffnacheinspritzung. An sich wird eine Kraftstoffersteinspritzung vor der Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt und wird bereitgestellt, um gegen Verbrennungsgeräusche anzugehen und die Verbrennung zu verstärken, während eine Kraftstoffnacheinspritzung nach der Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt wird und zur Verbesserung der Emissionssteuerung bereitgestellt ist. Somit können mehrere unterteilte Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus durchgeführt werden, um die Motorleistung zu verbessern und Emissionen zu verringern.
Kraftstoffeinspritzeinrichtungen werden von einer Motorsteuerung gesteuert, die der Einspritzeinrichtung für jedes Kraftstoffabgabeereignis ein Betätigungssignal bereitstellt, z. B. wie die in US 6,705,278 beschriebene Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Zum Einspritzen von Kraftstoff während unterteilter Kraftstoffeinspritzungen sind unterschiedliche Betätigungssignale für die Kraftstofffeinspritzeinrichtung bereitgestellt, wobei die unterteilten Kraftstoffeinspritzungen ein Kraftstoffhaupteinspritzereignis umfassen können, das von einem Kraftstoffvoreinspritzungs- und einem Kraftstoffnacheinspritzungsereignis eingerahmt ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch einige Schwierigkeiten in Bezug auf die vorstehend genannte Kraftstoffeinspritzsteuerung erkannt. Zum Beispiel kann, wenn ein Zeitintervall zwischen zwei Einspritzungen kurz ist, das Bereitstellen eines Betätigungssignals für jede Einspritzung überlappende Ereignisse zur Folge haben. Folglich gibt es eine Grenze für die minimale Dauer des Zeitintervalls. Somit kann, wenn kurze Zeitintervalle gewünscht sind, das Bereitstellen separater Betätigungssignale für jede Einspritzung eine Variabilität hinsichtlich der zugeführten Kraftstoffmenge und des Zeitpunkts für jedes Kraftstoffzufuhrereignis zur Folge haben. Infolgedessen werden die Motorleistung und die Emissionssteuerung eingeschränkt. Ferner durchläuft die Einspritzeinrichtung zyklisch einen Betätigungszyklus für jede der unterteilten Kraftstoffeinspritzungen. Dies kann zu zusätzlicher Abnutzung und zusätzlichem Verschleiß der Einspritzeinrichtung führen. Ferner verbraucht die Steuerung, da die Steuerung ein Signal für jede der unterteilten Einspritzungen erzeugen muss, mehr Ressourcen, wodurch die Effizienz des Steuersystems abnimmt.
In einem Beispiel kann gegen die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung angegangen werden, das das Einspritzen von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch das Verschieben einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln der Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst, um Kraftstoff über eine erste Düse, die mit einer ersten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, eine zweite Düse, die mit einer zweiten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, und eine dritte Düse, die mit einer dritten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, während eines einzigen Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zuzuführen. Jede von der ersten Düse, der zweiten Düse und der dritten Düse kann entlang unterschiedlicher vertikaler Ebenen eines Kraftstoffeinspritzkörpers angeordnet sein. Mehrere Kraftstoffeinspritzungen können in einem Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgeführt werden, um Hochdruckkraftstoff aus jeder der Kammern über die damit gekoppelten Düsen unterschiedlichen Positionen im Brennraum zuzuführen, was eine gesteigerte Zerstäubung des Kraftstoffnebels und ein verringertes Eindringen des Kraftstoffnebels zur Folge hat.
Ein weiteres Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann das Bewegen einer Einspritznadel aus einer ersten Position in eine vierte Position über eine zweite Position und eine dritte Position, das Ausführen einer ersten Kraftstoffeinspritzung an der zweiten Position, einer zweiten Kraftstoffeinspritzung an der dritten Position und einer dritten Kraftstoffeinspritzung an der vierten Position und anschließend das Bewegen der Nadel aus der vierten Position über die dritte Position und die zweite Position in die erste Position und das Durchführen einer vierten Kraftstoffeinspritzung an der dritten Position und einer fünften Kraftstoffeinspritzung an der zweiten Position umfassen. Die erste bis fünfte Kraftstoffeinspritzung kann während eines einzigen Zyklus der Einspritznadelbewegung ausgeführt werden. Kraftstoff kann über eine erste Reihe von Düsen, eine zweite Reihe von Düsen und/oder eine dritte Reihe von Düsen an jeder der Kraftstoffeinspritzpositionen eingespritzt werden, wobei die erste Reihe von Düsen vertikal weiter unten als die zweite Reihe von Düsen angeordnet sein kann und die zweite Reihe von Düsen vertikal weiter unten als die dritte Reihe von Düsen entlang eines Kraftstoffeinspritzkörpers angeordnet sein kann.
Auf diese Weise können mehrere Kraftstoffeinspritzungen mit kurzer Übergangszeit zwischen aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung ausgeführt werden. Der Kraftstoff kann über Kraftstoffeinspritzdüsen eingespritzt werden, die sich an unterschiedlichen vertikalen Ebenen des Kraftstoffeinspritzkörpers befinden, wodurch eine optimale Kraftstoffverteilung und ein verringertes Eindringen des Kraftstoffnebels gewährleistet werden. Darüber hinaus kann das Einspritzen von Hochdruckkraftstoff aus den Düsenlöchern an jeder Position der Kraftstoffeinspritzeinrichtung die Zerstäubung des Kraftstoffnebels erhöhen. Ein Kraftstoffnebelmuster in Kombination mit einer kurzen Übergangszeit zwischen aufeinanderfolgenden Kraftstoffeinspritzungen während des ersten Betätigungszyklus können die Abnutzung und den Verschleiß der Kraftstoffeinspritzeinrichtung verringern, die Verbrennungseffizienz erhöhen und schädliche Emissionen reduzieren.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weitergehend beschrieben sind. Es ist nicht beabsichtigt, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig in den Ansprüchen im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile beseitigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors.
2 ist ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbaugruppe, die in dem Motor aus 1 verwendet wird, in einer ersten Position.
3 ist ein Beispiel für die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer zweiten Position.
4 ist ein Beispiel für die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer dritten Position.
5 ist ein Beispiel für die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer vierten Position.
6 ist ein Beispiel für die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer fünften Position.
7 stellt ein Ablaufdiagramm auf höherer Eben dar, das ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
8 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
9 stellt eine beispielhafte Betriebsabfolge zum Durchführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
10 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen von zwei Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
11 stellt eine beispielhafte Betriebsabfolge zum Durchführen von zwei Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
12 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen von drei Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
13 stellt eine beispielhafte Betriebsabfolge zum Durchführen von drei Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
14 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen von vier Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
15 stellt eine beispielhafte Betriebsabfolge zum Durchführen von vier Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
16 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen von fünf Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
17 stellt eine beispielhafte Betriebsabfolge zum Durchführen von fünf Kraftstoffeinspritzungen durch die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 2 dar.
18 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe, die in dem Motor aus 1 verwendet wird, geschlossener Position.
19 zeigt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 in einer ersten offenen Position.
20 zeigt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 in einer zweiten offenen Position.
21 zeigt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 in einer dritten offenen Position.
22 zeigt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 in einer vierten offenen Position.
23 stellt ein Ablaufdiagramm auf höherer Eben dar, das ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben der Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 dar.
24 stellt ein beispielhaftes Verfahren zum Durchführen von Kraftstoffeinspritzungen über die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 dar.
25 stellt einen beispielhaften Betriebsablauf des Einspritzens von Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzbaugruppe aus 18 dar.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann mehrere Reihen (beispielsweise drei Reihen) von Kraftstoffeinspritzdüsenlöchern aufweisen, wobei jede Reihe von Düsenlöchern entlang einer anderen vertikalen Ebene eines Kraftstoffeinspritzkörpers angeordnet sein kann. Hochdruckkraftstoff aus einem inneren Brennraum innerhalb des Kraftstoffeinspritzkörpers können durch jede Reihe der Düsenlöcher an die Außenseite des Kraftstoffeinspritzkörpers abgegeben werden. Eine Abwärtsbewegung einer oder mehrerer Kraftstoffeinspritznadeln entlang des inneren Brennraums können nacheinander Kraftstoff von jeder der Reihen von Düsenlöchern abgeben. Die Abwärtsbewegung der Kraftstoffeinspritznadel(n) kann durch ein Betätigungselement angepasst werden, das Signale von einer Steuerung empfängt, um basierend auf den Motorbetriebsbedingungen eine einzige Kraftstoffeinspritzung oder bis zu fünf Kraftstoffeinspritzungen in einem Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritznadel auszuführen. Das Abgeben von Kraftstoff über unterschiedliche Reihen von Einspritzdüsen kann das Eindringen des Kraftstoffnebels reduzieren, das Zusammenwirken des Kraftstoffnebels verringern, die Zerstäubung des Nebels verstärken, wodurch die Kraftstoffverbrennungseffizienz gesteigert und die Emissionsbelastung reduziert wird.
Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe kann wie in 1 dargestellt in einen Motor integriert sein. Eine Steuerung kann Steuersignale an ein elektrisches Betätigungselement senden, das an eine Nadel der Kraftstoffeinspritzbaugruppe gekoppelt ist, um die Position der Nadel anzupassen, wie in 2–6 dargestellt. Die Steuerung kann eine Steuerroutine wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 7 durchführen, um eine Kraftstoffeinspritzstrategie (z. B. eine, zwei oder drei Einspritzungen während eines Verbrennungszyklus) zu bestimmen. In Verbindung mit der Routine aus 7 kann die Steuerung basierend auf der Kraftstoffeinspritzstrategie die beispielhaften Routinen aus 8, 10, 12, 14 und 16 ausführen, um eine, zwei, drei, vier oder fünf Kraftstoffeinspritzungen pro Verbrennungszyklus mit einer einzigen Betätigung der Kraftstoffeinspritzbaugruppe zuzuführen. Insbesondere kann die Steuerung einem Betätigungselement in der Einspritzbaugruppe basierend auf den nachstehend beschriebenen Routinen Signale bereitstellen. Eine beispielhafte einzelne Kraftstoffeinspritzung durch Verwendung der Kraftstoffeinspritzbaugruppe ist in 9 dargestellt. 11 und 13 stellen Beispiele für zwei bzw. drei Kraftstoffeinspritzungen dar, die während eines einzigen Betätigungsereignisses der Kraftstoffeinspritzbaugruppe durchgeführt werden, und 15 und 17 stellen Beispiele für vier und fünf Kraftstoffeinspritzungen dar, die während einer einzigen Betätigung der Kraftstoffeinspritzbaugruppe durchgeführt werden.
Eine zweite Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe, die in 18 dargestellt ist, kann mit dem Motor aus 1 gekoppelt ist, um ein gewünschtes erstes Volumen zur Verbrennung einzuspritzen. Die zweite Ausführungsform kann eine erste Einspritzeinrichtung aufweisen, die zumindest teilweise in einer zweiten ringförmigen Einspritzeinrichtung untergebracht ist, und die zweite ringförmige Einspritzeinrichtung ist teilweise beweglich in einer dritten ringförmigen Einspritznadel untergebracht. Eine Steuerung kann Steuersignale an ein elektrisches Betätigungselement senden, das an die erste Einspritznadel der Kraftstoffeinspritzbaugruppe gekoppelt ist, um die Position der ersten, der zweiten und der dritten Einspritznadel anzupassen, wie in 19–22 dargestellt. Die Steuerung kann eine Steuerroutine wie zum Beispiel die beispielhafte Routine aus 23 ausführen, um eine Kraftstoffeinspritzstrategie zu bestimmen. Ein Verfahren zum Betreiben der zweiten Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzbaugruppe ist in 24 dargestellt. In Verbindung mit der Routine aus 23 und 24 kann die Steuerung die beispielhafte Routine aus 25 ausführen, um Kraftstoff einzuspritzen.
Eine Kraftstoffeinspritzbaugruppe mit drei oder mehr Reihen von Kraftstoffeinspritzdüsen, die umlaufend um einen Einspritzkörper angeordnet sind, können eine Fluidverbindung zwischen einer Kraftstoffkammer und einem Brennraum oder einem Ansaugkrümmer zum Einspritzen von Kraftstoff zur Verbrennung herstellen. In einem Beispiel kann eine erste Reihe von Kraftstoffeinspritzdüsen vertikal höher als eine zweite Reihe von Kraftstoffeinspritzdüsen angeordnet sein und kann die zweite Reihe von Einspritzdüsen vertikal höher als eine dritte Reihe von Düsen entlang des Einspritzkörpers angeordnet sein. Das Zuführen von Kraftstoff über Reihen von Einspritzdüsen, die sich in unterschiedlichen vertikalen Ebenen befinden, kann die Kraftstoffdurchdringung, das Auftreffen von Kraftstoff auf die Zylinderwände reduzieren und die Verbrennungseigenschaften verbessern, was wiederum die Emissionsbelastung reduzieren kann.
In einer Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe kann eine Kraftstoffeinspritznadel betätigt werden, um sich in einer Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen einem ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel und nacheinander jeder der Reihen der Kraftstoffeinspritzdüse herzustellen, um Hochdruckkraftstoff über entweder die erste Reihe, die zweite Reihe oder die dritte Reihe von Kraftstoffeinpritzdüsen abzugeben. Die Bewegung der Einspritznadel kann derart gesteuert werden, dass in Abhängigkeit von den Motorbetriebsparametern bis zu fünf Kraftstoffeinspritzungen in einem Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung abgegeben werden.
Eine zweite Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzbaugruppe kann drei Einspritznadeln umfassen, die beweglich in entsprechenden Kammern des Kraftstoffeinspritzkörpers untergebracht sind. Die Bewegung der Einspritzdüsen mit einem Einspritzkörper kann an die entsprechenden Kammern im Einspritzkörper Hochdruckkraftstoff abgeben. Jede der Kammern kann in Fluidverbindung mit einer Reihe von Einspritzdüsen stehen. Hochdruckkraftstoff aus jeder Kammer kann basierend auf den Motorbetriebsbedingungen über entsprechende Reihen von in Fluidverbindung stehenden Düsenlöchern eingespritzt werden.
1–6 und 18–22 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Wenn sie als einander direkt berührend oder direkt miteinander gekoppelt dargestellt sind, können derartige Elemente zumindest in einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Analog können Elemente, die aneinander anliegend oder angrenzend dargestellt sind, zumindest in einem Beispiel aneinander anliegen bzw. angrenzen. Zum Beispiel können Komponenten, die sich Flächen miteinander teilen, als sich Flächen teilend bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt angeordnet sind, wobei sich nur ein Zwischenraum und keine anderen Komponenten dazwischen befinden, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander dargestellt sind, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren dargestellt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente bezeichnet werden, und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als ein „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. In der vorliegenden Schrift kann sich Oberteil/Unterteil, oberes/unteres, über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Anordnung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen dargestellt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen angeordnet. Als weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren dargestellt sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Ferner können Elemente, die als einander kreuzend dargestellt sind, in mindestens einem Beispiel als kreuzende Elemente oder einander kreuzend bezeichnet werden. Darüber hinaus kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements dargestellt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
In Bezug auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 dargestellt ist, durch die elektronische Verbrennungsmotorsteuerung 12 gesteuert. Der Motor 10 weist den Brennraum 30 und die Zylinderwände 32 mit dem Kolben 36 auf, der darin angeordnet und mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist. Das Schwungrad 97 und das Hohlrad 99 sind mit der Kurbelwelle 40 verbunden. Ein Anlasser 96 weist eine Ritzelwelle 98 und ein Ritzel 95 auf. Die Ritzelwelle 98 kann das Ritzel 95 selektiv vorantreiben, damit es das Hohlrad 99 in Eingriff nimmt. Der Anlasser 96 kann im vorderen Teil des Motors oder im hinteren Teil des Motors direkt angebracht sein. In einigen Beispielen kann der Anlasser 96 über einen Riemen oder eine Kette selektiv Drehmoment an die Kurbelwelle 40 abgeben. In einem Beispiel befindet sich der Anlasser 96 in einem Grundzustand, wenn er nicht mit der Motorkurbelwelle in Eingriff steht. Die Brennraum 30 ist so dargestellt, dass sie über ein Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 mit dem Ansaugkrümmer 44 und dem Abgaskrümmer 48 kommuniziert. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch den Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch den Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Der Kraftstoffdirekteinspritzer 66 ist in der Darstellung so angeordnet, dass er Kraftstoff direkt in den Zylinder 30 einspritzt, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Die Kraftstoffeinspritzung 66 liefert flüssigen Kraftstoff im Verhältnis zu einer Spannungspulsbreite oder Kraftstoffeinspritzpulsbreite eines Signals von der Steuerung 12. Der Kraftstoff wird der Kraftstoffeinspritzung durch ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt) zugeführt, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteiler (nicht dargestellt) gehören. Außerdem ist der Ansaugkrümmer 44 so dargestellt, dass er mit der optionalen elektronischen Drossel 62 kommuniziert, die eine Position der Drosselklappe 64 anpasst, um den Luftstrom vom Lufteinlass 42 zum Ansaugkrümmer 44 zu regeln. Ein verteilerloses Zündsystem 88 stellt dem Brennraum 30 als Reaktion auf die Steuerung 12 über eine Zündkerze 92 einen Zündfunken bereit. In einem weiteren Beispiel, in dem es sich bei dem Motor um einen Dieselmotor handelt, kann der in den Brennraum eingespritzte Kraftstoff mittels Kompressionszündung gezündet werden. Die Kompression des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum kann einen Temperaturanstieg zur Folge haben, wodurch wiederum der Kraftstoff entzündet werden kann. Eine Breitbandlambda-(UEGO)-Sonde 126 ist als an den Abgaskrümmer 48 gekoppelt dargestellt, der dem Katalysator 70 vorgelagert ist. Alternativ kann die UEGO-Sonde 126 durch eine binäre Lambdasonde ersetzt werden.
Der Katalysator 70 kann in einem Beispiel mehrere Katalysatorbausteine beinhalten. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen, die jeweils mehrere Bausteine aufweisen, verwendet werden. Bei dem Katalysator 70 kann es sich in einem Beispiel um einen Dreiwegekatalysator handeln.
Die Steuerung 12 ist in 1 als herkömmlicher Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangskanäle 104, Nur-Lese-Speicher 106 (z. B. nichtflüchtigen Speicher), Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus aufweist. Die Steuerung 12 ist als diverse Signale von den an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangend dargestellt, zusätzlich zu denjenigen Signalen, die vorstehend besprochen wurden, umfassend: Motorkühlmitteltemperatur (ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen Positionssensor 134, der zum Ertasten der durch einen Fuß 132 ausgeübten Kraft an ein Gaspedal 130 gekoppelt ist, einen Positionssensor 154, der zum Ertasten der durch einen Fuß 152 ausgeübten Kraft an ein Bremspedal 150 gekoppelt ist; eine Messung des Motoransaugdrucks (MAP) von einem Drucksensor 122, der an den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt ist; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Sensor 118, der die Position einer Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von einem Sensor 120; und eine Messung der Drosselposition von einem Sensor 58. Der Atmosphärendruck kann auch zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht dargestellt). In einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 eine vorab festgelegte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle, anhand derer sich die Motordrehzahl (RPM) bestimmen lässt.
In einigen Beispielen kann der Motor mit einem Elektromotor-/Batteriesystem in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Ferner können in manchen Beispielen andere Motorkonfigurationen verwendet werden, zum Beispiel ein Dieselmotor mit mehreren Kraftstoffeinspritzungen. Ferner kann die Steuerung 12 Zustände wie zum Beispiel eine Schädigung von Komponenten durch Licht oder alternativ Anzeigefeld 171 kommunizieren.
Während des Betriebs wird jeder Zylinder in dem Motor 10 typischerweise einem Viertaktzyklus unterzogen: Der Zyklus umfasst den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt. Während des Ansaugtakts schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54, und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennraum 30 eingebracht, und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, sodass sich das Volumen im Brennraum 30 erhöht. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Takts befindet (z. B. wenn der Brennraum 30 sein größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann üblicherweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um die Luft im Brennraum 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Takts und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B. wenn der Brennraum 30 sein geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. Bei einem im Folgenden als Einspritzung bezeichneten Vorgang wird Kraftstoff in den Brennraum eingebracht. Bei einem im Folgenden als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch bekannte Zündmittel wie etwa die Zündkerze 92 gezündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück in den UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegungen in ein Drehmoment der rotierenden Welle um. Schließlich öffnet sich das Auslassventil 54 während des Ausstoßtakts, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 freizusetzen, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel dient und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Einlass- und Auslassventils variieren können, zum Beispiel um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen.
Wie vorstehend erläutert kann ein Kraftstoffdirekteinspritzer 66 verwendet werden, um Kraftstoff direkt an einen Zylinder eines Motors abzugeben, wie in 1 dargestellt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann eine Saugkanalkraftstoffeinspritzer 67 verwendet werden, um Kraftstoff an den Ansaugkrümmer 44 abzugeben. Wie dargestellt können die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 66 und 67 Signale von der Steuerung 12 zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung während des Motorbetriebs empfangen. Insbesondere kann ein Einspritzbetätigungselement, das an jede der Einspritzeinrichtungen 66 und 67 gekoppelt ist, basierend auf einer Kraftstoffeinspritzstrategie zum Abgeben von Kraftstoff elektrische Signale von der Steuerung 12 empfangen. Eine Kraftstoffeinspritzbaugruppe, die nachstehend unter Bezugnahme auf 2–5 beschrieben ist, und eine zweite Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe, die unter Bezugnahme auf 18–22 beschrieben ist, können als Kraftstoffdirekteinspritzer oder als Saugkanalkraftstoffeinspritzer ausgelegt sein.
In Bezug auf 2 ist ein Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, die in einem Motorzylinder wie dem Zylinder 30 aus 1 verwendet werden kann, dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 kann ein nicht einschränkendes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 und/oder 67 aus 1 sein.
Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 weist einen Einspritzkörper 206 auf, der eine Einspritznadel 208 in einer Innenkammer 211 des Einspritzkörpers 206 unterbringt. Die Einspritznadel ist entlang einer Längsachse 215 des Einspritzkörpers 206 beweglich. In einem Beispiel kann die Längsachse 215 der Einspritzeinrichtung senkrecht zu einer querlaufenden Achse 219 eines Zylinders verlaufen, an den die Kraftstoffeinspritzung 200 Kraftstoff abgibt. In anderen Beispielen kann die Einspritzung jedoch mit einem anderen Winkel relativ zur Querachse angeordnet sein.
Der Kraftstoffeinspritzkörper 206 weist eine Vielzahl von Düsen auf, die eine erste Reihe von Düsen 226, eine zweite Reihe von Düsen 228 und eine dritte Reihe von Düsen 260 aufweisen, die jeweils in einem unteren Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 angeordnet und positioniert sind. Die Vielzahl von Düsen wird zum Zuführen von Kraftstoff von einer Kraftstoffzufuhr 240 (z. B. zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Zylinder) verwendet. Bei der Kraftstoffzufuhr kann es sich beispielsweise um eine Zufuhrleitung für Hochdruckkraftstoff handeln. Wenngleich das erste Beispiel zwei Düsen in der ersten Düsenreihe darstellt, liegt auf der Hand, dass in der ersten Düsenreihe eine beliebige Anzahl von Düsen vorhanden sein kann. Jede der Düsen der ersten Reihe von Düsen 226 weist ein erstes Ende 225 an einem inneren Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers 206, ein zweites Ende 227 an einer äußeren Wand des Kraftstoffeinspritzkörpers und einen ersten Weg 229 auf, der das erste Ende 225 und das zweite Ende 227 verbindet. Das erste Ende 225 ist an eine innere Kammer 211 des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 gekoppelt. Das zweite Ende 227 öffnet sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers, und die zweiten Enden jeder der Düsen befinden sich entlang eines ersten äußeren umlaufenden Wegs des Kraftstoffeinspritzkörpers. Somit kann jede der Düsen der ersten Düsenreihe 226 die innere Kammer 211 des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 mit dem Äußeren (der Außenseite) des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 koppeln. Demnach öffnet sich, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Brennraum des Zylinders angeordnet ist, das zweite Ende zu dem Brennraum und die erste Reihe von Düsen 226 stellt den ersten Weg zur Zuführung von Kraftstoff zu dem Zylinder bereit.
Wie in dem Beispiel, das in 2 dargestellt ist, angegeben, kann der erste Weg 229 sich nach unten neigen, wobei das erste Ende 225 der ersten Reihe von Düsen 226 höher als das zweite Ende 227 angeordnet sein kann. Insbesondere ist das erste Ende 225, das sich zu der inneren Kammer 211 öffnet, höher als das zweite Ende 227 angeordnet, das sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers öffnet. Das Äußere ist eine Umgebung (z. B. Brennraum oder Ansaugkrümmer), in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 200 platziert ist. Es versteht sich, dass die Neigung des ersten Wegs 229 variieren kann (das heißt, die Neigung kann größer oder kleiner sein), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Beispielen können das erste Ende 225 und das zweite Ende 227 der ersten Reihe von Düsen 226 entlang einer querlaufenden Achse senkrecht zu der Längsachse 215 der Einspritzeinrichtung eben verlaufen.
Der Kraftstoffeinspritzkörper 206 weist ferner die zweite Reihe von Düsen 228 auf, die vertikal unter der ersten Reihe von Düsen 226 angeordnet und positioniert ist. Die zweite Reihe von Düsen 228 und die erste Reihe von Düsen 226 können durch einen Abstand getrennt sein. Mit anderen Worten kann die zweite Reihe von Düsen 228 unter der ersten Reihe von Düsen 226 entlang der Längsachse 215 des Einspritzkörpers angeordnet sein. Die zweite Reihe von Düsen 228 kann Kraftstoff von der Kraftstoffzufuhr 240 (z. B. zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Zylinder) zuführen. Jede der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 228 kann einen zweiten Weg 235 bereitstellen, der die innere Kammer 211 des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 mit dem Äußeren (das heißt, mit der Außenseite) des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 koppelt. Insbesondere öffnet sich ein erstes Ende 231 der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 228 zu einer inneren Kammer 211 des Kraftstoffeinspritzkörpers, und ein zweites Ende 233 von jeder der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 228 öffnet sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers. Demnach öffnet sich, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in dem Brennraum angeordnet ist, das zweite Ende zu dem Brennraum, und die zweite Reihe von Düsen stellt den zweiten Weg 235 zur Zuführung von Kraftstoff an dem Zylinder bereit. Ferner befinden sich die zweiten Enden jeder der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 228 entlang eines zweiten äußeren umlaufenden Wegs des Kraftstoffeinspritzkörpers unter dem ersten äußeren umlaufenden Weg.
Wie in dem Beispiel, das in 2 dargestellt ist, angegeben, kann sich der zweite Weg 235 nach unten neigen. Das heißt, dass das erste Ende 231 jeder der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 228 höher als das zweite Ende 233 angeordnet sein kann. Insbesondere ist das erste Ende 231, das sich zu der inneren Kammer 211 öffnet, höher als das zweite Ende 233 angeordnet, das sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers öffnet. Wie vorstehend angegeben, handelt es sich bei dem Äußeren um eine Umgebung (z. B. Brennraum oder Ansaugkrümmer), in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung platziert ist. Es versteht sich, dass die Neigung des zweiten Wegs 235 variieren kann (das heißt, die Neigung kann größer oder kleiner sein), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Beispielen können das erste Ende 231 und das zweite Ende 233 der Düsen der zweiten Reihe von Düsen entlang einer querlaufenden Achse verlaufen, die senkrecht zu der Längsachse 215 der Einspritzeinrichtung eben verläuft.
Der Kraftstoffeinspritzkörper 206 weist ferner die dritte Reihe von Düsen 260 auf, die vertikal unter der zweiten Reihe von Düsen 228 angeordnet und positioniert ist. Die dritte Reihe von Düsen 260 und die zweite Reihe von Düsen 228 können durch einen Abstand voneinander getrennt sein. Mit anderen Worten kann die dritte Reihe von Düsen 260 unter der zweiten Reihe von Düsen 228 entlang der Längsachse 215 des Einspritzkörpers angeordnet sein. Die dritte Reihe von Düsen 260 kann Kraftstoff aus der Kraftstoffzufuhr 240 (z. B. zum Abgeben von Kraftstoff an einen Zylinder) abgeben. Jede der Düsen der dritten Reihe von Düsen 260 kann einen dritten Weg 263 bereitstellen, der die innere Kammer 211 des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 mit dem Äußeren (das heißt, mit der Außenseite) des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 koppelt. Insbesondere öffnet sich ein erstes Ende 262 der Düsen der dritten Reihe von Düsen 260 zu einer inneren Kammer 211 des Kraftstoffeinspritzkörpers, und ein zweites Ende 264 von jeder der Düsen der dritten Reihe von Düsen 260 öffnet sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers. Demnach öffnet sich, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in dem Brennraum angeordnet ist, das zweite Ende zu dem Brennraum, und die dritte Reihe von Düsen stellt den dritten Weg 263 zur Abgabe von Kraftstoff an den Zylinder bereit. Ferner befinden sich die zweiten Enden jeder der Düsen der dritten Reihe von Düsen 260 entlang eines dritten äußeren umlaufenden Wegs des Kraftstoffeinspritzkörpers unter dem zweiten äußeren umlaufenden Weg.
Ähnlich wie der erste Weg 229 und der zweite Weg 235 kann sich der dritte Weg 263 nach unten neigen. Das heißt, dass das erste Ende 262 jeder der Düsen der dritten Reihe von Düsen 260 höher als das zweite Ende 264 angeordnet sein kann. Insbesondere ist das erste Ende 262, das sich zu der inneren Kammer 211 öffnet, höher als das zweite Ende 264 angeordnet, das sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers öffnet. Wie vorstehend angegeben, ist das Äußere eine Umgebung (z. B. Brennraum oder Ansaugkrümmer), in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung platziert ist. Es versteht sich, dass die Neigung des dritten Wegs 263 variieren kann (das heißt, die Neigung kann größer oder kleiner sein), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Beispielen können das erste Ende 262 und das zweite Ende 264 der Düsen der dritten Reihe von Düsen entlang einer querlaufenden Achse verlaufen, die senkrecht zu der Längsachse 215 der Einspritzeinrichtung eben verläuft.
Ferner kann jede der Düsen aus der ersten Reihe von Düsen 226 entlang einer ersten vertikalen Ebene des Einspritzkörpers angeordnet sein, die zweite Reihe von Düsen 228 kann entlang einer zweiten vertikalen Ebene angeordnet sein und die dritte Reihe von Düsen 260 kann entlang einer dritten vertikalen Eben entlang des Einspritzkörpers angeordnet sein. Jede Düse aus der Reihe von Düsen, die entlang einer vertikalen Ebene angeordnet ist, kann parallel zu den Reihen von Düsen verlaufen, die entlang den anderen vertikalen Ebenen angeordnet sind. Folglich können die Neigungen des ersten Wegs 229, des zweiten Wegs 235 und des dritten Wegs 263 parallel zueinander verlaufen.
In einem Beispiel kann eine erste Länge des ersten Wegs 229 jeder Düse aus der ersten Reihe von Düsen 226 größer als eine zweite Länge des zweiten Wegs 235 jeder Düse der zweiten Reihe von Düsen 228 sein. Die zweite Länge kann größer als eine dritte Länge des dritten Wegs 263 jeder Düse aus der dritten Reihe von Düsen 260 sein. In einigen Beispielen können die erste Länge, die zweite Länge und die dritte Länge jedoch im Wesentlichen gleich sein. Ferner kann in einigen Beispielen ein Volumen jeder der Düsen 226 größer als ein Volumen jeder der Düsen 228 und der Düsen 260 sein. In einigen weiteren Beispielen kann das Volumen jeder der Düsen 226, 228 und 260 gleich sein.
Ferner können in einigen Beispielen, wenn drei oder mehr Düsen in der ersten Reihe von Düsen 226 vorhanden sind, die Düsen der ersten Reihe von Düsen 226 im Wesentlichen in der gleichen Entfernung voneinander angeordnet sein. Analog können, wenn drei oder mehr Düsen in der zweiten Reihe vorhanden sind, die Düsen der zweiten Reihe von Düsen 228 im Wesentlichen in der gleichen Entfernung voneinander angeordnet sein. Drei oder mehr Düsen der dritten Reihe von Düsen 260 können in der gleichen Entfernung voneinander angeordnet sein. Es versteht sich jedoch, dass eine andere Anordnung der Düsen (z. B. Gruppenanordnung) möglich sein kann, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.
Die Einspritznadel 208 weist einen Kraftstoffkanal 204 auf. Der Kraftstoffkanal 204 ist an die Kraftstoffzufuhr 240 (z. B. einen gemeinsamen Hochdruckkraftstoffverteiler, Kraftstoffzufuhrleitung(en), Kraftstoffpumpe(n) und Kraftstofftank) über einen oberen Strömungsweg 220 gekoppelt. Der obere Strömungsweg 220 ist an einen oberen ringförmigen Schnittabschnitt 221 gekoppelt. Der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 stellt einen Auslass für die Kraftstoffabgabe aus der Kraftstoffzufuhr 240 über den oberen Strömungsweg 220 an den Kraftstoffkanal 204 bereit. Der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 kann eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr 240 und dem Kraftstoffkanal 240 herstellen, da sich die Einspritznadel während verschiedener offener Positionen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach unten bewegt, wodurch die Kraftstoffzufuhr zu dem Kraftstoffkanal 204 sichergestellt wird, um eine Kraftstoffeinspritzung über die Einspritzdüsen durchzuführen. In anderen Beispielen ist der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 unter Umständen nicht ringförmig (er kann zum Beispiel rechteckig, dreieckig usw. sein), doch er kann dazu ausgelegt sein, eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr 240 und dem Kraftstoffkanal 204 herzustellen.
Der Kraftstoffkanal 204 weist darüber hinaus einen unteren Strömungskanal 222 auf, der an einen unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224 der Einspritznadel 208 gekoppelt ist. Der untere ringförmige Schnittabschnitt 224 stellt einen Auslass für den Kraftstoffausfluss von dem Kraftstoffkanal 204 der Einspritznadel 208 zu der ersten und der zweiten Reihe von Düsen während der Kraftstoffabgabe bereit. Auf Grundlage einer Verschiebung der Einspritznadel kann der untere ringförmige Schnittabschnitt 224 an entweder die erste Reihe von Düsen, die zweite Reihe von Düsen oder die Reihe von Düsen gekoppelt werden. Der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 kann an sämtlichen unterschiedlichen Positionen der Einspritznadel 208 an die Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt sein. In anderen Beispielen ist der untere ringförmige Schnittabschnitt 221 unter Umständen nicht ringförmig (er kann zum Beispiel rechteckig, dreieckig usw. sein), doch er kann dazu ausgelegt sein, eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal 204 und jeder von der Reihe von Düsen herzustellen.
Eine oder mehrere Rückhaltefedern 210 können zwischen dem Einspritzkörper 206 und der Einspritznadel 208 enthalten sein. Jede Rückhaltefeder 210 kann dazu fungiert, die Einspritznadel 208 in Aufwärtsrichtung (z. B. weg von den Düsen hin zu einem oberen Abschnitt des Einspritzkörpers) entlang der Längsachse 215 des Einspritzkörpers 206 vorzuspannen. Insbesondere können die Rückhaltefedern dazu fungieren, die Einspritznadel in geschlossener Position zu halten, wobei sich der untere ringförmige Schnittabschnitt 224 über der ersten Reihe von Düsen befindet (und sich demnach auch über der zweiten Reihe von Düsen und der dritten Reihe von Düsen befindet) und nicht an eine von der ersten, der zweiten oder der dritten Reihe von Düsen gekoppelt ist. In einem Beispiel kann ein Ende von jeder der Rückhaltefedern 210 an den Einspritzkörper 206 in einer Nut gekoppelt sein und ein anderes Ende von jeder der Rückhaltefedern an einen oberen Abschnitt 209 der Einspritznadel 208 gekoppelt sein.
Ein Betätigungselement 202 kann an die Einspritznadel 208 gekoppelt sein. Das Betätigungselement 202 kann dazu verwendet werden, die Nadel zu bewegen, um die Kraftstoffeinspritzung zu regulieren. Insbesondere kann das Betätigungselement 202 die Nadel 208 entlang der Längsachse 215 in einer Abwärtsrichtung (z. B. in Richtung der Düsen) entgegen der Kraft der Federn bewegen. Das Betätigungselement 202 kann ein elektrisches Signal von einer Steuerung wie etwa der Steuerung 12 in 1 empfangen. Das elektrische Signal für das Betätigungselement kann auf dem Kraftstoffeinspritzmodus (einfache, doppelte oder mehrfache Kraftstoffeinspritzung beispielsweise); einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge, einer Kraftstoffeinspritzzeit, Kraftstoffverteilerdruck usw. basieren. Als Reaktion auf das elektrische Signal kann das Betätigungselement die Einspritznadel 208 bewegen, um die Kraftstoffeinspritzung zu regulieren.
Der Einspritzkörper 206 weist ferner einen ersten Dichtungsring 212, einen zweiten Dichtungsring 214, einen dritten Dichtungsring 216, einen vierten Dichtungsring 213 und einen fünften Dichtungsring 217 auf, die einen Kraftstoffaustritt über die Einspritznadel und über die Düsen des Kraftstoffeinspritzkörpers hinweg verhindern. Insbesondere kann der erste Dichtungsring 212 unter der Rückhaltefeder 210 und über dem oberen ringförmigen Schnittabschnitt 221 angeordnet sein. Der erste Dichtungsring 212 dichtet den Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 204 hermetisch gegen einen Austritt in eine Öffnung zwischen dem Kraftstoffeinspritzkörper und der Kraftstoffeinspritznadel ab, wo die Rückhaltefeder angeordnet ist. Der zweite Dichtungsring 214 ist unter dem ersten Dichtungsring 212 und über der ersten Reihe von Düsen 226 angeordnet. Der zweite Dichtungsring 214 stellt eine hermetische Dichtung zwischen dem unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224 und dem Einspritzkörper bereit. Folglich wird das Austreten oder Tropfen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 204 über den ringförmigen Schnittabschnitt reduziert. Insbesondere wird, wenn die Einspritzeinrichtung geschlossen ist (das heißt, wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist), ein Austreten oder Tropfen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 204 reduziert.
Der dritte Dichtungsring 216 ist zwischen der ersten Reihe von Düsen 226 und der zweiten Reihe von Düsen 228 angeordnet. Der dritte Dichtungsring 216 dichtet die Düsen der ersten Reihe und die Düsen der zweiten Reihe hermetisch ab. Insbesondere reduziert während der Kraftstoffabgabe durch die erste oder die zweite Reihe von Düsen die dritte Dichtung 216 das Austreten über den unteren ringförmigen Schnitt 224 zwischen den Düsen der ersten Reihe und den Düsen der zweiten Reihe. In einigen Beispielen kann der erste Dichtungsring an einer beliebigen Stelle über dem zweiten Dichtungsring 214 angeordnet sein.
Der vierte Dichtungsring 213 ist zwischen der zweiten Reihe von Düsen 228 und der dritten Reihe von Düsen 260 angeordnet. Der vierte Dichtungsring 213 dichtet die Düsen der zweiten Reihe und die Düsen der dritten Reihe hermetisch ab. Insbesondere reduziert während der Kraftstoffabgabe durch die zweite oder die dritte Reihe von Düsen der vierte Dichtungsring 213 das Austreten über den unteren ringförmigen Schnitt zwischen den Düsen der zweiten Reihe und den Düsen der dritten Reihe.
Der fünfte Dichtungsring 217 ist unter dem vierten Dichtungsring 213 unter der dritten Reihe von Düsen 260 angeordnet. Der fünfte Dichtungsring 217 stellt eine hermetische Dichtung zwischen dem unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224 und dem Einspritzkörper bereit. Folglich wird das Austreten oder Tropfen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 204 über den ringförmigen Schnittabschnitt reduziert. Insbesondere wird, wenn die Einspritzeinrichtung geschlossen ist (das heißt, wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist), ein Austreten oder Tropfen von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 204 reduziert.
Eine Öffnung 230 ist am Unterteil des Kraftstoffeinspritzkörpers 206 bereitgestellt, um Luftdruck aus der inneren Kammer 211 abzulassen, wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel 208 durch die Kraft des Betätigungselements 202 auf und ab bewegt. Ferner weist der Kraftstoffeinspritzkörper 206 einen Federstopper 232 auf, um zu verhindern, dass die Kraftstoffeinspritznadel 208 eine untere Innenfläche des Kraftstoffeinspritzkörpers trifft, wenn der Einspritznadel elektrische Kraft zugeführt wird.
2 stellt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in einer ersten Position 201 dar, wobei das Betätigungselement 202 nicht aktiviert ist. Wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist (das heißt, die von dem Betätigungselement bereitgestellte mechanische oder elektrische Kraft abgeschaltet ist), spannt eine von der Feder bereitgestellte nach oben gerichtete Kraft die Nadel nach oben in eine Position vor, in der sie sich eine Fläche mit einer Innenwand des Einspritzkörpers teilt. Mit anderen Worten bewegt die nach oben gerichtete Federkraft, wenn das Betätigungselement nicht aktiviert ist, die Einspritznadel nach oben, bis die Kraftstoffeinspritznadel von der Innenwand des Einspritzkörpers gestoppt wird. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in der ersten Position befindet, ist der untere ringförmige Schnittabschnitt 224 der Einspritznadel über der ersten Reihe von Düsen angeordnet und nicht an die Düsen der ersten Reihe von Düsen 226, der zweiten Reihe von Düsen 228 oder der dritten Reihe von Düsen 260 gekoppelt. Infolgedessen wird die Kraftstoffzufuhr 240 von den Einspritzdüsen abgekoppelt. Der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 steht, wie in der Darstellung, jedoch in Fluidverbindung mit der Kraftstoffzufuhr 240, doch da der untere ringförmige Schnitt nicht an irgendwelche Düsen gekoppelt ist, wird der Kraftstoff daran gehindert, aus dem Kraftstoffkanal 204 aufzutreten, und es erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung.
3 stellt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in einer zweiten Position 203 dar. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeinspritznadel 208 aus der ersten Position durch Aktivierung des Betätigungselements 202 auf die zweite Position eingestellt werden. Insbesondere kann das Betätigungselement 202 aktiviert werden, um eine erste Menge Kraft bereitzustellen. Als Reaktion auf die Aktivierung drängt das Betätigungselement die Nadel 208 nach unten in Richtung der Düsen entgegen der Kraft der Federn. Diese erste Menge Kraft schiebt die Nadel 208 nach unten, um die Kraftstoffzufuhrleitung 240 mit der ersten Reihe von Düsen 226 über den unteren ringförmigen Schnitt 224 zu koppeln. Mit anderen Worten bewegt die erste Menge Kraft als Reaktion auf eine Aktivierung des Betätigungselements die Kraftstoffeinspritznadel 208 über eine erste Entfernung in eine Abwärtsrichtung entlang der Längsachse 215, was eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal 204 und jeder der Düsen der ersten Reihe von Düsen 226 über den unteren ringförmigen Schnitt 224 zur Folge hat. Somit ist in der zweiten Position 203 die erste Reihe von Düsen 226 mit der Kraftstoffzufuhr 240 über den Kraftstoffkanal 204 und den unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224 gekoppelt. Wenn die Kraftstoffzufuhr 240 an die erste Reihe von Düsen gekoppelt ist, wird Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen 226 abgegeben.
Wenn sich die Einspritznadel nach unten bewegt, bleibt der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 über unterschiedliche Abschnitte des oberen ringförmigen Schnittabschnitts 221 an die erste Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt. Zum Beispiel kann ein erster Abschnitt des ersten ringförmigen Schnitts 221 an die Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt sein, wenn sich die Nadel 208 in der ersten Position 201 befindet. Wenn sich die Einspritznadel 208 nach unten bewegt, kann ein zweiter Abschnitt des oberen ringförmigen Schnitts 221 an die Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt sein. Der zweite Abschnitt kann sich von dem ersten Abschnitt unterscheiden. In einigen Beispielen kann der zweite Abschnitt mit der ersten Position teilweise überlappen. Ferner ist zu beachten, dass es, wenn sich die Einspritznadel 208 nach unten bewegt, keine Bewegung oder Veränderung hinsichtlich der Größe für einen beliebigen Teil des Einspritzkörpers 206 gibt. Die Bewegungsrichtung der Nadel 208 aus der ersten Position (201 in 2) in die zweite Position (203) als Reaktion auf die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft ist bei 205 angegeben. Das Betätigungselement kann aktiviert werden, wenn dem Betätigungselement ein elektrischer Eingang wie etwa Strom zugeführt wird. Der elektrische Eingang kann variabel sein.
Ferner reduziert bei Betrieb in der zweiten Position der zweite Dichtungsring 214 das Austreten von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal in einen Hohlraum zwischen der Kraftstoffeinspritznadel und dem Kraftstoffeinspritzkörper, und der dritte Dichtungsring 216 reduziert das Austreten von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal in die zweite Reihe von Düsen 228. Mit anderen Worten reduziert der zweite Dichtungsring 214 in der zweiten Position 203 das Austreten zwischen der Einspritznadel 208 und dem Einspritzkörper 206 über den unteren ringförmigen Schnitt 224. Ferner dichtet der dritte Dichtungsring 216 die erste Reihe von Düsen und die zweite Reihe von Düsen hermetisch ab, wodurch das Austreten von Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 204 in die zweite Reihe von Düsen 228 reduziert wird, wenn die Kraftstoffeinspritznadel mit der ersten Reihe von Düsen 226 gekoppelt ist.
4 stellt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in einer dritten Position 401 dar. Zum Beispiel kann die Kraftstoffeinspritznadel 208 aus der zweiten Position durch das Betätigungselement 202 auf die dritte Position eingestellt werden. Insbesondere kann eine zweite Menge Kraft von dem Betätigungselement bereitgestellt werden, um die Kraftstoffeinspritznadel weiter in Abwärtsrichtung entgegen der Kraft der Federn zu bewegen, um eine zweite Kraftstoffeinspritzung über die zweite Reihe von Düsen 228 durchzuführen. Somit wird, wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel 208 nach unten bewegt, der ringförmige Schnittabschnitt von der ersten Reihe von Düsen 226 abgekoppelt und mit der zweiten Reihe von Düsen 228 gekoppelt. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in der dritten Position befindet, wird Kraftstoff von der ersten Kraftstoffzufuhr 240 über den Kraftstoffkanal 204 und die zweite Reihe von Düsen 228 an den Zylinder abgegeben. Die Bewegungsrichtung der Nadel 208 aus der zweiten Position (203 in 2) in die dritte Position (401) als Reaktion auf die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft ist bei 402 angegeben.
Ferner bleibt, wenn sich die Einspritznadel nach unten bewegt, der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 über unterschiedliche Abschnitte des oberen ringförmigen Schnittabschnitts 221 an die erste Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt. Zum Beispiel kann, wenn sich die Einspritznadel 208 nach unten bewegt, ein dritter Abschnitt des oberen ringförmigen Schnitts 221 an die Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt sein. Der dritte Abschnitt kann sich von dem zweiten Abschnitt des unteren ringförmigen Schnitts 221 unterscheiden, der angekoppelt ist, wenn sich die Nadel 208 in der zweiten Position 203 befindet. In einigen Beispielen kann der dritte Abschnitt teilweise mit dem zweiten und/oder dem ersten Abschnitt überlappen, wobei es sich bei dem ersten Abschnitt des oberen ringförmigen Schnitts 221 um den Abschnitt handelt, der mit der Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt ist, wenn sich die Nadel 208 in der ersten Position 201 befindet.
5 stellt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in einer vierten Position 501 dar. Die erste Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 kann aus der dritten Position auf die vierte Position eingestellt werden, wenn das Betätigungselement eine dritte Menge Kraft bereitstellt, um die Kraftstoffeinspritznadel weiter in die Abwärtsrichtung entgegen der Kraft der Federn zu bewegen, um eine dritte Kraftstoffeinspritzung über die dritte Reihe von Düsen 260 durchzuführen. Somit wird, wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel 208 nach unten bewegt, der ringförmige Schnittabschnitt von der ersten Reihe von Düsen 226 abgekoppelt und mit der zweiten Reihe von Düsen 228 gekoppelt. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in der dritten Position befindet, wird Kraftstoff von der ersten Kraftstoffzufuhr 240 über den Kraftstoffkanal 204 und die dritte Reihe von Düsen 228 an den Zylinder geleitet. Die Bewegungsrichtung der Nadel 208 aus der dritten Position (401 in 4) in die vierte Position (501) erfolgt entlang der Richtung des Pfeils 205 als Reaktion auf die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft.
Ferner bleibt, wenn sich die Einspritznadel nach unten bewegt, der obere ringförmige Schnittabschnitt 221 über unterschiedliche Abschnitte des oberen ringförmigen Schnittabschnitts 221 an die erste Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt. Zum Beispiel kann, wenn sich die Einspritznadel 208 nach unten bewegt, ein vierter Abschnitt des oberen ringförmigen Schnitts 221 an die Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt sein. Der vierte Abschnitt kann sich von dem dritten Abschnitt des unteren ringförmigen Schnitts 221 unterscheiden, der angekoppelt ist, wenn sich die Nadel 208 in der zweiten Position 203 befindet. In einigen Beispielen kann der vierte Abschnitt teilweise mit dem dritten, dem zweiten und/oder dem ersten Abschnitt überlappen, wobei es sich bei dem ersten Abschnitt des oberen ringförmigen Schnitts 221 um den Abschnitt handelt, der mit der Kraftstoffzufuhr 240 gekoppelt ist, wenn sich die Nadel 208 in der ersten Position 201 befindet.
6 stellt die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in einer fünften Position 601 dar. Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 kann aus der vierten Position auf die fünfte Position eingestellt werden, wenn das Betätigungselement deaktiviert ist. Insbesondere fungieren die Federn 210, wenn sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in der dritten Position befindet, als Reaktion auf die Deaktivierung des Betätigungselements dazu, die Kraftstoffeinspritznadel 208 in Aufwärtsrichtung zu bewegen. Wenn die Kraftstoffeinspritznadel 208 von den Federn 210 nach oben gezogen wird, wird der untere ringförmige Schnittabschnitt 224 von der dritten Reihe von Düsen 260 abgekoppelt, worauf das An- und Abkoppeln von der zweiten Reihe von Düsen 228 folgt und worauf anschließend das An- und Abkoppeln von der ersten Reihe von Düsen 226 erfolgt, bevor die fünfte Position erreicht wird. Die fünfte Position 601 ähnelt der ersten Position 201. Somit ist die Kraftstoffzufuhr 240, wenn sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in der fünften Position 601 befindet, von der ersten, der zweiten und der dritten Reihe von Düsen abgekoppelt. Somit wird keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. Die Bewegungsrichtung der Nadel 208 aus der vierten Position (501 in 2) in die fünfte Position (601) ist durch den Pfeil 502 angegeben.
In einem Beispiel kann das Betätigungselement, wenn eine Kraftstoffersteinspritzung, eine Kraftstoffhaupteinspritzung und eine Kraftstoffnacheinspritzung während eines einzigen Verbrennungszyklus gewünscht sind, die Einspritznadel aus der ersten Position über die zweite Position und die dritte Position nach unten in die vierte Position bewegen. Der einzige Verbrennungszyklus eines Viertaktmotors beginnt mit einem Ansaugtakt, auf den ein Verdichtungstakt und anschließend ein Verbrennungstakt folgt, und endet mit einem Ausstoßtakt. Die Haupteinspritzung kann die Masse des Kraftstoffs für den Verbrennungszyklus des Motors bereitstellen. Eine oder mehrere Kraftstoffersteinspritzungen vor der Haupteinspritzung können geringerer Mengen Kraftstoff vor dem Haupteinspritzereignis bereitstellen, zum Beispiel um die Verbrennungseffizienz zu verbessern und Emissionen zu reduzieren. Einspritzungen nach den Haupteinspritzungen (Nacheinspritzungen) können zusätzliche Hitze nach der Kraftstoffeinspritzung erzeugen. Die während der Nacheinspritzungen erzeugte Hitze kann zur Partikelfilterregeneration verwendet werden und/oder kann zur Erhöhung einer Temperatur einer oder mehrerer Emissionssteuervorrichtungen unter Kaltstartbedingungen verwendet werden, um Emissionen zu reduzieren.
Wenn sich die Einspritzeinrichtung nach unten bewegt, kann eine Kraftstoffersteinspritzung in der zweiten Position über die erste Reihe von Düsen abgegeben werden und eine zweite Kraftstoffersteinspritzung kann in der dritten Position über die zweite Reihe von Düsen abgegeben werden. Wenn die Einspritznadel die vierte Position erreicht, kann die vierte Position für einen gewünschten Zeitraum gehalten werden, um einen Kraftstoffhaupteinspritzung über die dritte Reihe von Düsen bereitzustellen. Anschließend nimmt nach der Bereitstellung einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge für die Kraftstoffhaupteinspritzung der Strom, der durch das Betätigungselement der Kraftstoffeinspritznadel bereitgestellt wird, ab, sodass die Rückhaltefedern die Einspritzeinrichtung aus der vierten Position über die dritte Position, gefolgt von der zweiten Position, in die fünfte Position nach oben vorspannen. Wenn sich die Einspritzeinrichtung nach oben bewegt, kann an der dritten Position eine erste Kraftstoffnacheinspritzung über die zweite Reihe von Düsen abgegeben werden. An der zweiten Position wird eine zweite Kraftstoffnacheinspritzung über die erste Reihe von Düsen abgegeben. Somit bewegt sich die Einspritznadel während eines einzigen Betätigungszyklus aus der ersten Position über die zweite Position und die dritte Position in die vierte Position und anschließend aus der vierten Position über die dritte Position und die zweite Position in die fünfte Position. Der einzige Betätigungszyklus kann eine Zeit umfassen, in der sich die Einspritznadel aus der geschlossenen Position in die offene Position und anschließend zurück in die geschlossene Position bewegt. In der vorliegenden Schrift kann sich ein Betätigungszyklus auf ein einziges Betätigungsereignis des Betätigungselements beziehen und einen Zeitraum umfassen, der ab der Zufuhr von Strom an das Betätigungselement beginnt und mit dem Zeitpunkt, zu dem Betätigungselement kein Strom mehr zugeführt wird, endet. Somit wird während eines einzigen Betätigungszyklus das Betätigungselement einmal aktiviert, obwohl die Dauer der Aktivierung und eine Strommenge, die dem Betätigungselement zugeführt wird, variieren können. Eine Kraft von dem Betätigungselement für die Einspritznadel wird während des Betätigungszyklus zugeführt, um die Einspritznadel zu bewegen. Während jeder Position der Einspritznadel in dem einzigen Betätigungszyklus werden die erste und die zweite Ersteinspritzung durchgeführt, worauf die Haupteinspritzung folgt. Die Haupteinspritzung kann von der ersten und der zweiten Kraftstoffnacheinspritzung gefolgt sein, um das gewünschte Volumen während jeder der Einspritzungen abzugeben. Auf Grundlage der von dem Betätigungselement bereitgestellten Kraft (die Kraft basiert auf dem Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird) und einer in jeder von der zweiten, der dritten und der vierten Position verbrachten Dauer können die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeiten und -mengen eingestellt werden.
In einem Beispiel, in dem eine Ersteinspritzung, auf die eine Haupteinspritzung und anschießend nur eine Nacheinspritzung gewünschte ist, kann sich die Einspritznadel aus der ersten Position (deaktiviert) in die dritte Position und dann von der dritten Position zurück in die deaktivierte Position bewegen, ohne sich in die vierte Position bewegen. Das Betätigungselement kann die Einspritznadel aus der ersten deaktivierten Position über die zweite Position in die dritte Position bewegen. Die Ersteinspritzung kann beim Koppeln mit der ersten Reihe von Düsen an der zweiten Position erfolgen, worauf die Haupteinspritzung durch das Koppeln der zweiten Reihe von Düsen an der dritten Position folgt. Am Ende der Haupteinspritzung kann das Betätigungselement deaktiviert werden, wodurch die Nadel aus der dritten Position über die zweite Position in die deaktivierte Position bewegt wird. An der zweiten Position kann die Nacheinspritzung über die erste Reihe von Düsen erfolgen, worauf die Beendigung der Kraftstoffeinspritzung folgt.
In einem anderen Beispiel kann das Betätigungselement, wenn zwei Kraftstoffeinspritzung, zum Beispiel eine Erst- und eine Kraftstoffhaupteinspritzung oder eine Haupt- und deine Kraftstoffnacheinspritzung, gewünscht sind, die Einspritznadel aus der ersten Position über die zweite Position in eine Zwischenposition zwischen der ersten und der zweiten Reihe von Düsen nach unten bewegen, wobei der ringförmige Schnittschnitt nicht an entweder die erste oder die zweite Reihe von Düsen gekoppelt ist. Während der ringförmige Schnittabschnitt durch die erste Reihe von Düsen verläuft, um die Zwischenposition zu erreichen, kann eine erste Kraftstoffeinspritzung über die erste Reihe von Düsen an der zweiten Position durchgeführt werden. Anschließend kann das Betätigungselement die Einspritznadel aus der Zwischenposition über die zweite Position in die erste oder die vierte Position nach oben bewegen, und die zweite Kraftstoffeinspritzung kann an der zweiten Position abgegeben werden, wenn sich die Nadel nach oben bewegt.
In einem anderen Beispiel kann das Betätigungselement, wenn eine einzige Kraftstoffeinspritzung gewünscht ist, die Nadel in die zweite Position bewegen und, eine einzelne Kraftstoffeinspritzung kann an der zweiten Position über die erste Reihe von Düsen abgegeben werden. Nachdem eine gewünschte Kraftstoffmenge zugeführt wurde, kann das Betätigungselement die Einspritzeinrichtung zurück in die erste Position oder die vierte Position bewegen. Wie vorstehend erläutert, kann die erste Position die gleiche sein wie die fünfte Position.
In Bezug auf 7 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 700 zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in 2–6 veranschaulicht, dargestellt. Zumindest Teile des Verfahrens 700 können als ausführbare Steuerungsanweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umgesetzt werden. Darüber hinaus kann es sich bei Teilen der Verfahrens 700 um Handlungen handeln, die in der physischen Welt ausgeführt werden, um einen Betriebszustand eines Betätigungselements oder einer Vorrichtung wie des Betätigungselements 202 der Kraftstoffeinspritzbaugruppe umzuwandeln. Die Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 700 können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12) ausgeführt werden, und zwar auf Grundlage von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems erhalten werden, wie etwa den oben in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren Motorbetätigungselemente des Motors verwenden, zum Beispiel das Betätigungselement 202 in 2–6, um den Motorbetrieb einzustellen.
Das Verfahren 700 beginnt mit 702. Bei 702 beinhaltet das Verfahren 700 das Bestimmen und/oder Schätzen von Motorbetriebsparametern. Die Motorbetriebsparameter können unter anderem den Motorzustand (z. B. an oder aus), die Motordrehzahl, den Motordrehmomentbedarf, das angegebene Motordrehmoment, die Motorposition und die Motortemperatur umfassen. Nach dem Bestimmen der Motorbetriebsparameter geht das Verfahren 700 zu 704 über.
Bei 704 umfasst das Verfahren 700 das Bestimmen, ob einen Aufforderung, Kraftstoff einzuspritzen, empfangen wird. Der Kraftstoff kann in den Motor eingespritzt werden, wenn sich der Motor dreht und wenn der Motorbetrieb von dem Fahrer oder von einer Steuerung gewünscht ist. Zum Beispiel kann Kraftstoff als Reaktion auf eine Motorlast über einem Schwellenwert und/oder als Reaktion darauf, dass die Zündfolge und die Motorposition darauf hinweisen, dass die Einspritzeinrichtung Kraftstoff einspritzen muss, um die Verbrennung im Zylinder auszulösen, eingespritzt werden. Falls die Aufforderung, Kraftstoff einzuspritzen, JA lautet, geht das Verfahren 700 zu 706 über.
Bei 706 umfasst das Verfahren 700 das Bestätigen eines Kraftstoffeinspritzmodus (einfache, doppelte oder mehrfache Kraftstoffeinspritzung) auf Grundlage der Motorbetriebsbedingungen. Das heißt, die Steuerung kann bestätigen, ob eine einfache Kraftstoffeinspritzung, eine doppelte Kraftstoffeinspritzung oder eine mehrfache Kraftstoffeinspritzung (z. B. mehr als zwei) für den Betrieb des Motors gewünscht ist. Zum Beispiel kann eine einfache Kraftstoffeinspritzung während einer oder mehrere Motorbetriebsbedingungen einschließlich Motorleerlaufregelung, Abgaskatalysatortemperatur über einem Schwellenwert, Motortemperatur über einem Schwellenwert, und während Motorwarmstartbedingungen ausgeführt werden. Dementsprechend geht das Verfahren 700 basierend auf den Motorbetriebsbedingungen, wenn eine einfache Kraftstoffeinspritzung gewünscht ist, zu 708 über. Bei 708 umfasst das Verfahren 700 das Anpassen eines elektrischen Signals an ein Betätigungselement wie etwa das Betätigungselement 202 der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, das in 2 dargestellt ist, um eine einfache Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Einzelheiten zur Durchführung einer einfachen Kraftstoffeinspritzung durch Verwenden einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200 in 2 werden in Bezug auf 8 und 9 näher erörtert. Anschließend kehrt das Verfahren 700 zurück.
Bei einer doppelten Kraftstoffeinspritzung kann es sich um eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung handeln, wobei der Kraftstoff bei einer Ersteinspritzung und einer Haupteinspritzung oder einer Haupteinspritzung und einer Kraftstoffnacheinspritzung während eines einzigen Verbrennungszyklus abgegeben wird. Eine Ersteinspritzung wird vor einer Haupteinspritzung durchgeführt, während eine Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung durchgeführt wird. Typischerweise führen Dieselmotoren eine Ersteinspritzung vor der Haupteinspritzung durch, um das Verbrennungsgeräusch und Emissionen zu reduzieren. In Motorsystemen, die Partikelfilter verwenden, die in einem Abgaskanal angekoppelt sind, kann eine Kraftstoffnacheinspritzung im Anschluss an eine Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt werden, um Hitze zu erzeugen, um eine Temperatur des Partikelfilters zur Regenerierung zu erhöhen.
Ferner kann eine Kraftstoffnacheinspritzung in Turboladermotorsystemen im Anschluss an die Kraftstoffhaupteinspritzung verwendet werden, um das Turboloch zu reduzieren. Zum Beispiel kann, wenn eine Zunahme des Drehmomentbedarfs höher als ein Schwellenwert ist, eine zweite Kraftstoffeinspritzung (Kraftstoffnacheinspritzung) nach einer ersten Kraftstoffeinspritzung (Kraftstoffnacheinspritzung) durchgeführt werden, um die Zeit zu reduzieren, die für die Erhöhung der Turbinendrehzahl auf eine gewünschte Drehzahl erforderlich ist. Ferner kann eine Kraftstoffnacheinspritzung in einigen Beispielen unter Kaltstartbedingungen durchgeführt werden, wobei die zusätzlich erzeugte Abgasenergie teilweise dazu verwendet werden kann, den Zeitraum, der erforderlich ist, um eine Temperatur einer Emissionssteuervorrichtung auf eine Temperaturschwelle zu bringen, zu reduzieren, wodurch das Anspringen des Katalysators verbessert wird.
Ferner kann eine Kraftstoffnacheinspritzung durchgeführt werden, um die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung über einem Schwellenwert zu halten, zum Beispiel in einem Motor mit variablem Hubraum (Variable Displacement Engine – VDE) während des Betriebs beispielsweise mit einem oder mehreren Zylindern in deaktiviertem Zustand. Ferner kann eine unterteilte Kraftstoffeinspritzung, die eine Kraftstoffhaupteinspritzung und eine Kraftstoffnacheinspritzung umfasst, für die Toleranz der Abgasrückführung (AGR) beispielsweise unter Bedingungen mit geringer Belastung verwendet werden. Insbesondere kann der Motor während eines Übergangs vom Betrieb des Motors bei einer höheren Last zu sehr niedrigen Lasten wie etwa während eines Pedalfreigabebetriebs, während AGR aus dem Ansaugsystem gespült wird, vorübergehend mit unterteilter Kraftstoffeinspritzung betrieben werden. Somit geht das Verfahren 700 basierend auf den Motorbetriebsbedingungen, wenn zwei Kraftstoffeinspritzungen (Erst- und Haupteinspritzung oder Haupt- und Nacheinspritzung) gewünscht sind, zu 710 über. Bei 710 umfasst das Verfahren 700 das Anpassen des elektrischen Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement, um zwei Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus durchzuführen. Einzelheiten zum Durchführen der doppelten Kraftstoffeinspritzung werden in Bezug auf 10 und 11 näher erörtert. Anschließend kehrt das Verfahren 700 zurück.
Mehrere Kraftstoffeinspritzungen (mehr als zwei) können durchgeführt werden, um eine Verbrennung zu verstärken, um das gewünschte Drehmoment abzugeben. Wenn mehrere Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungsereignisses gewünscht sind, geht das Verfahren 700 geht zu 712 über. Bei 712 umfasst das Verfahren 700 das Anpassen des elektrischen Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement, um mehrere Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus durchzuführen. Einzelheiten zur Durchführung von mehr als zwei Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungsereignisses werden in Bezug auf 12–17 näher erörtert. Anschließend kehrt das Verfahren 700 zurück.
Nach der Rückkehr zu 704 wird, wenn bestimmt wird, dass keine Anweisung, Kraftstoff einzuspritzen, empfangen wurde, kein Signal an das Betätigungselement gesendet, wie bei 714 angegeben. Bei 716 wird die Einspritzeinrichtung von den Rückhaltefedern wie etwa den Rückhaltefedern 210 in 2–5 gehalten oder nach oben bewegt, sodass die Einspritznadel in der geschlossenen Position (in 2 dargestellt) gehalten wird, was zu einem geschlossenen Kraftstoffdurchlass führt, und somit erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung. Anschließend kehrt das Verfahren 700 zurück.
8 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 720 zum Durchführen einer einzigen Kraftstoffeinspritzung während eines einzigen Verbrennungszyklus. Die einfache Kraftstoffeinspritzung kann durch Verwenden einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, die in 2 und 3 dargestellt ist, durchgeführt werden. Insbesondere stellt das Verfahren eine Steuerung eines Kraftstoffeinspritzbetätigungselements wie des Betätigungselements 202 in 2 zum Durchführen einer einfachen Kraftstoffeinspritzung dar. Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe kann je nach Anordnung der Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Motorzylinder oder einem Ansaugkrümmer zur Kraftstoffdirekteinspritzung oder zur Saugkanalkraftstoffeinspritzung verwendet werden. Dementsprechend kann, wenn die Kraftstoffeinspritzbaugruppe zur Kraftstoffdirekteinspritzung verwendet wird, Kraftstoff aus einer Kraftstoffzufuhr wie etwa der Kraftstoffzufuhr 240 in 2–6 an einen Brennraum des Motorzylinders wie etwa den Brennraum 30 in 1 abgegeben werden. Wenn die Kraftstoffeinspritzbaugruppe zur Saugkanalkraftstoffeinspritzung verwendet wird, kann Kraftstoff aus der Kraftstoffzufuhr an den Ansaugkrümmer abgegeben werden.
Das Verfahren 720 beginnt mit 722. Bei 722 umfasst das Verfahren 720 das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements, um die Kraftstoffeinspritznadel zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und einer ersten Reihe von Düsen herzustellen, zum Beispiel den Düsen 226, die in 3 dargestellt sind. In diesem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe vor der Aktivierung in geschlossenem Zustand befindet, wobei dem Betätigungselement kein Signal zugeführt wird, und die Nadel von der ersten Reihe von Düsen und der zweiten Reihe von Düsen abgekoppelt ist. Bei Betrieb in geschlossenem Zustand kann sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer ersten Position befinden, zum Beispiel der ersten Position 201, die in 2 dargestellt ist. Demnach umfasst das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements das Bereitstellen eines Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement. Bei dem Signal kann es sich um ein elektrisches Signal wie etwa einen Strom handeln. Zum Beispiel kann eine Steuerung einen gewünschten Strom für das Betätigungselement bereitstellen, um die Einspritznadel nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen zu bewegen, um einen ringförmigen Schnittabschnitt wie etwa den unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224 (wie in 3 dargestellt) der Kraftstoffeinspritznadel basierend auf den Motorbetriebsparametern mit der ersten Reihe von Düsen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu koppeln. Die Steuerung kann dem Kraftstoffeinspritzbetätigungselement anschließend den gewünschten Strom zuführen. Wenn die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft größer als die von den Rückstellfedern bereitgestellte Kraft ist und in der entgegengesetzten Richtung wie die Kraft der Rückstellfedern wirkt, schiebt das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement als Reaktion auf das von der Steuerung bereitgestellte Signal die Kraftstoffeinspritznadel in eine Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Bei dem gewünschten Strom kann es sich um einen Strom handeln, um eine gewünschte Kraft für eine vorgesehene Bewegungsentfernung der Einspritznadel bereitzustellen.
Bei 724 umfasst das Verfahren 720 das Bereitstellen eines Haltestroms über einen gewünschten Zeitraum hinweg. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die erste Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der Haltestrom kann ein konstanter Strom sein und bereitgestellt sein, um die Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und der ersten Reihe von Düsen für den gewünschten Zeitraum beizubehalten. Der gewünschte Zeitraum kann beispielsweise auf einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge basieren. Dementsprechend kann, wenn eine größere Kraftstoffeinspritzmenge gewünscht ist, der gewünschte Zeitraum für die Bereitstellung des Haltestroms größer sein. Die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge oder der Kraftstoffbedarf können auf einer Gaspedalposition (pp), Motordrehzahl (N) und Luftmassenmessung (MAF) basieren. Es ist zu beachten, dass diese Kraftstoffeinspritzmenge auch auf Grundlage anderer Parameter bestimmt werden kann. Beispielsweise kann eine zweidimensionale Darstellung der Motordrehzahl und Pedalposition verwendet werden. Alternativ dazu kann auch eine zweidimensionale Darstellung der Pedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden. In einem anderen Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzmenge auf der MAF und/oder der Ansaugdrosselposition und dem angefordertem Luft-Kraftstoff-Verhältnis basieren.
Bei Abgabe der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge über die erste Reihe von Düsen geht das Verfahren 720 zu 726 über. Bei 726 kann das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement deaktiviert werden. Das Deaktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements umfasst das Stoppen des Bereitstellens des Signals an das Betätigungselement. Bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Signals an das elektrische Betätigungselement schiebt die Vielzahl von Rückstellfedern, die an den Einspritzkörper und die Einspritznadel gekoppelt sind, die Nadel entlang der Längsachse von den Düsen weg nach oben. Somit fungieren die Rückhaltefedern dazu, die Nadel nach oben in die erste Position zu bewegen und die Nadel in der ersten Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufwärtsbewegung der Nadel durch einen oberen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers auch gestoppt werden, wie vorstehend in Bezug auf 2 dargestellt.
Somit kann die Kraftstoffeinspritzbaugruppe dazu verwendet werden, eine einfache Kraftstoffhaupteinspritzung über die erste Reihe von Düsen abzugeben. Eine beispielhafte Kraftstoffeinspritzung ist in 9 dargestellt.
In Bezug auf 9 ist ein Ablauf 790 für eine einfache Kraftstoffhaupteinspritzung dargestellt. Der Ablauf in 9 lässt sich während des Betriebs des Systems aus 1–2 durch Anwendung des Verfahrens aus 7 in Verbindung mit dem Verfahren aus 8 beobachten.
Das erste Diagramm von oben in 9 stellt eine Position eines ringförmigen Schnittabschnitts wie des unteren ringförmigen Schnittabschnitts 224 in 2–6 einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 792 stellt die ringförmige Schnittposition als Funktion der Zeit dar. Wie in 9 dargestellt nimmt die ringförmige Schnittposition in Bezug auf die Y-Achse zu, wenn sich der ringförmige Schnittabschnitt in Abwärtsrichtung bewegt, zum Beispiel die Richtung 205 in 3 entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Mit anderen Worten gibt der Pfeil der Y-Achse eine Bewegung des ringförmigen Schnittabschnitts der Kraftstoffeinspritznadel (und somit der Kraftstoffeinspritznadel) in Abwärtsrichtung an.
Das zweite Diagramm von oben in 9 stellt den Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird, gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 794 stellt den Strom im Laufe der Zeit dar und der Strom nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu.
Das dritte Diagramm von oben in 9 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 796 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit dar und die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Alle graphischen Darstellungen stellen eine Zeit dar, die in Richtung des Pfeils der X-Achse zunimmt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Kraftstoffeinspritzung in einem deaktivierten oder Ruhezustand. Im deaktivierten Zustand wird die Kraftstoffeinspritznadel durch die Kraft der Rückhaltefedern in der geschlossenen Position gehalten. In der geschlossenen Position befindet sich der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über der ersten Reihe von Düsen, der zweiten Reihe von Düsen und der dritten Reihe von Düsen, und somit ist der ringförmige Schnittabschnitt mit der ersten, zweiten oder dritten Reihe von Düsen gekoppelt. Somit ist die Kraftstoffzufuhr 240 von den Düsen abgekoppelt und es findet keine Kraftstoffabgabe statt.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird ein Signal (das heißt Strom) einem Betätigungselement zugeführt. Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel entlang einer Längsachse der Einspritzeinrichtung in Abwärtsrichtung. Wenn der Strom zunimmt, bewegt sich die Einspritzeinrichtung aus der Ruheposition weiter nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen, wie in der graphischen Darstellung 792 dargestellt. Bei t1 beginnt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung, sich an die erste Reihe von Düsen zu koppeln. Das heißt bei t1 ist ein Abschnitt des ringförmigen Schnittabschnitts mit einem Abschnitt von jeder von der ersten Reihe von Düsen gekoppelt. Somit beginnt bei t1 die Kraftstoffeinspritzung und es wird Kraftstoff in die Umgebung eingespritzt, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist, z. B. wird im Fall einer Kraftstoffdirekteinspritzung Kraftstoff in den Motorzylinder eingespritzt und im Fall der Saugkanalkraftstoffeinspritzung Kraftstoff in den Ansaugkrümmer eingespritzt.
Zwischen t1 und t2, wenn der Strom für das Betätigungselement erhöht wird (graphische Darstellung 794), wird die Einspritznadel weiter nach unten geschoben und der Kopplungsbereich zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der ersten Reihe von Düsen nimmt zu. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 796).
Bei t2 ist der ringförmige Schnittabschnitt vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt. Zwischen t2 und t3 wird dem Betätigungselement ein konstanter Haltestrom (graphische Darstellung 794) zugeführt. Infolgedessen bleibt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel während des Zeitpunkts t2 und t3 vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 792), und der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit über die erste Reihe von Düsen abgegeben (graphische Darstellung 796).
Bei t3 wird die Stromzufuhr an das Betätigungselement beendet (graphische Darstellung 794). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel durch die Kraft der Rückhaltefedern entlang der Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Aufwärtsrichtung wie etwa in Richtung 502, die in 5 dargestellt ist, weg von der ersten Reihe von Düsen. Wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel nach oben bewegt, nimmt zwischen t3 und t4 der Bereich der Kopplung zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der Düsen der ersten Reihe ab. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 796).
Bei t4 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig von der ersten Reihe von Düsen abgekoppelt (graphische Darstellung 792). Somit ist die Kraftstoffeinspritzung beendet. Nach t4 und zwischen t4 und t5 bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel durch die Kraft der Rückhaltefedern weiter nach oben. Bei t5 kommt die Kraftstoffeinspritznadel in die Ruheposition und die Bewegung der Kraftstoffeinspritznadel stoppt. Bei t5 und darüber hinaus wird die Kraftstoffeinspritznadel von den Rückhaltefedern in der Ruheposition gehalten. Darüber hinaus kann ein oberer Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers eine weitere Bewegung der Einspritzeinrichtung in Aufwärtsrichtung verhindern. Somit kann eine einzige Kraftstoffhaupteinspritzung durchgeführt werden.
10 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 900 zum Abgeben von zwei Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus. Die zwei Kraftstoffeinspritzungen können durch Verwenden einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, die in 2–6 dargestellt ist, abgegeben werden. Insbesondere stellt das Verfahren eine Steuerung eines Kraftstoffeinspritzbetätigungselements wie des Betätigungselements 202 in 2 zur Abgabe von zwei Kraftstoffeinspritzungen dar. Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe kann je nach Anordnung der Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Motorzylinder oder einem Ansaugkrümmer zur Kraftstoffdirekteinspritzung oder zur Saugkanalkraftstoffeinspritzung verwendet werden.
Das Verfahren 900 beginnt bei 902 durch das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements, um die Kraftstoffeinspritznadel zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und einer ersten Reihe von Düsen herzustellen, zum Beispiel den Düsen 226 in 2–5. In diesem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe vor der Aktivierung in geschlossenem Zustand befindet, wobei dem Betätigungselement kein Signal zugeführt wird, und die Nadel von der ersten und der zweiten Reihe von Düsen abgekoppelt ist. Bei Betrieb in geschlossenem Zustand kann sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer ersten Position befinden, zum Beispiel der ersten Position 201, die in 2 dargestellt ist. Demnach umfasst das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements das Bereitstellen eines Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement.
Bei dem Signal kann es sich um ein elektrisches Signal wie etwa einen Strom handeln. Zum Beispiel kann eine Steuerung einen gewünschten Strom für das Betätigungselement bereitstellen, um die Einspritznadel nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen zu bewegen, um einen ringförmigen Schnittabschnitt wie etwa den unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224, der in 2–6 dargestellt ist, der Kraftstoffeinspritznadel basierend auf den Motorbetriebsparametern mit der ersten Reihe von Düsen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu koppeln. Die Steuerung kann dem Kraftstoffeinspritzbetätigungselement anschließend den gewünschten Strom zuführen. Wenn die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft größer als die von den Rückstellfedern bereitgestellte Kraft ist und in der entgegengesetzten Richtung wie die Kraft der Rückstellfedern wirkt, schiebt das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement als Reaktion auf das von der Steuerung bereitgestellte Signal die Kraftstoffeinspritznadel in eine Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Bei dem gewünschten Strom kann es sich um einen variablen Strom handeln, um eine gewünschte Kraft für eine vorgesehene Bewegungsentfernung der Einspritznadel bereitzustellen.
Bei 904 umfasst das Verfahren 900 das Bereitstellen eines Haltestroms über einen gewünschten Zeitraum hinweg. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die erste Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der Haltestrom kann ein konstanter Strom sein und bereitgestellt sein, um die Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und der ersten Reihe von Düsen über den gewünschten Zeitraum hinweg beizubehalten. Der gewünschte Zeitraum kann auf einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge basieren, die zum Beispiel auf die vorstehend in Bezug auf 8 beschriebene Weise bestimmt werden kann. Dementsprechend kann, wenn eine größere Kraftstoffeinspritzmenge gewünscht ist, der gewünschte Zeitraum für die Bereitstellung des Haltestroms größer sein.
Bei Abgabe der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge über die erste Reihe von Düsen geht das Verfahren 700 zu 906 über. Bei 906 kann die Steuerung den Strom für das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement erhöhen, wodurch die Kraftstoffeinspritznadel weg von der ersten Reihe von Düsen, zwischen die erste Reihe von Düsen und die zweite Reihe von Düsen weiter nach unten bewegt wird, wodurch die Fluidverbindung der Einspritznadel mit der ersten Reihe von Düsen getrennt wird. An dieser Position wird kein Kraftstoff eingespritzt.
Das Verfahren 900 geht zu 908 über, wo der Strom für das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement derart verringert wird, dass sich die Einspritznadel nach oben bewegt und erneut eine Fluidverbindung mit der ersten Reihe von Düsen herstellt. Wenn die Kraftstoffeinspritznadel erneut eine Fluidverbindung mit der ersten Reihe von Düsen herstellt, wird Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen eingespritzt. Der Strom für das Betätigungselement wird gehalten, um die Kopplung mit der ersten Reihe von Düsen über die gewünschte Dauer beizubehalten, um ein gewünschtes Kraftstoffvolumen einzuspritzen.
Das Verfahren 900 geht anschließend zu 906 über, wo das Betätigungselement deaktiviert wird, wodurch die Stromzufuhr an die Einspritzeinrichtung beendet wird. Das Deaktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements umfasst das Stoppen des Bereitstellens des Signals an das Betätigungselement. Bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Signals für das elektrische Betätigungselement schiebt die Vielzahl von Rückstellfedern, die an den Einspritzkörper und die Einspritznadel gekoppelt sind, die Nadel entlang der Längsachse von den Düsen weg nach oben. Somit fungieren die Rückhaltefedern dazu, die Nadel in die erste Position nach oben zu bewegen und die Nadel in der ersten Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufwärtsbewegung der Nadel durch einen oberen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers auch gestoppt werden, wie vorstehend in Bezug auf 2 erläutert. Somit kann die Kraftstoffeinspritzbaugruppe dazu verwendet werden, zwei Kraftstoffhaupteinspritzungen über die erste Reihe von Düsen abzugeben. Ein Beispiel für zwei Kraftstoffeinspritzungen über die erste Reihe von Düsen ist in 11 dargestellt.
11 veranschaulicht einen Ablauf 920 für zwei Kraftstoffeinspritzungen in einem einzigen Verbrennungszyklus. Der Ablauf in 11 lässt sich während des Betriebs des Systems aus 1–2 durch Anwendung des Verfahrens aus 10 in Verbindung mit dem Verfahren aus 7 beobachten.
Ein erstes Diagramm von oben in 11 stellt eine Position eines ringförmigen Schnittabschnitts wie des unteren ringförmigen Schnittabschnitts 224 in 2–6 einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 922 stellt die ringförmige Schnittposition als Funktion der Zeit dar. Wie in 11 dargestellt nimmt die ringförmige Schnittposition in Bezug auf die Y-Achse zu, wenn sich der ringförmige Schnittabschnitt in Abwärtsrichtung, zum Beispiel der Richtung 205 in 3, entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bewegt. Mit anderen Worten gibt der Pfeil der Y-Achse eine Bewegung des ringförmigen Schnittabschnitts der Kraftstoffeinspritznadel (und somit der Kraftstoffeinspritznadel) in Abwärtsrichtung an.
Das zweite Diagramm von oben in 11 stellt den Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird, gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 924 stellt den Strom im Laufe der Zeit dar und der Strom nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu.
Das dritte Diagramm von oben in 11 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 926 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit dar und die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Alle graphischen Darstellungen stellen eine Zeit dar, die in Richtung des Pfeils der X-Achse zunimmt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Kraftstoffeinspritzung in einem deaktivierten oder einem Ruhezustand. Im deaktivierten Zustand wird die Kraftstoffeinspritznadel durch die Kraft der Rückhaltefedern in geschlossener Position gehalten. In geschlossener Position befindet sich der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über der ersten Reihe von Düsen, der zweiten Reihe von Düsen und der dritten Reihe von Düsen, und somit ist der ringförmige Schnittabschnitt mit der ersten, zweiten oder dritten Reihe von Düsen gekoppelt. Somit ist die Kraftstoffzufuhr 240 von den Düsen abgekoppelt und es findet keine Kraftstoffabgabe statt, wie in 2 dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird ein Signal (das heißt Strom) einem Betätigungselement zugeführt (Darstellung 924). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel entlang einer Längsachse der Einspritzeinrichtung in Abwärtsrichtung. Wenn der Strom zunimmt, bewegt sich die Einspritzeinrichtung aus der Ruheposition weiter nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen, wie in der graphischen Darstellung 922 dargestellt. Bei t1 beginnt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung, sich an die erste Reihe von Düsen zu koppeln. Das heißt, bei t1 wird ein Abschnitt des ringförmigen Schnittabschnitts mit einem Abschnitt jeder der Düsen der ersten Reihe von Düsen gekoppelt, sodass bei t1 die Kraftstoffeinspritzung beginnt und Kraftstoff in die Umgebung eingespritzt wird, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist.
Zwischen t1 und t2, wenn der Strom für das Betätigungselement erhöht wird (graphische Darstellung 924), wird die Einspritznadel weiter nach unten geschoben und der Kopplungsbereich zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der ersten Reihe von Düsen nimmt zu. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 926).
Bei t2 ist der ringförmige Schnittabschnitt vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt. Zwischen t2 und t3 wird dem Betätigungselement ein konstanter Haltestrom (graphische Darstellung 924) zugeführt. Infolgedessen bleibt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel während des Zeitpunkts t2 und t3 vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 922), und der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit über die erste Reihe von Düsen abgegeben. Die Kraftstoffeinspritznadel kann sich zwischen t2–t3 nach unten bewegen. Die Einspritznadel kann jedoch, selbst wenn sie sich nach unten bewegt, vollständig mit der ersten Reihe von Düsen gekoppelt bleiben, zum Beispiel wenn ein Durchmesser des ringförmigen Schnittabschnitts größer als ein Durchmesser der Kraftstoffeinspritzdüse ist.
Bei t3 wird die Stromzufuhr an das Betätigungselement weiter erhöht (graphische Darstellung 924). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter in Abwärtsrichtung wie etwa in Richtung 205, die in 3 dargestellt ist, weg von der ersten Reihe von Düsen und in Richtung der zweiten Reihe von Düsen. Wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel zwischen der ersten Reihe von Düsen und der zweiten Reihe von Düsen bewegt, nimmt zwischen t3 und t4 der Bereich der Kopplung zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der ersten Reihe von Düsen ab und ist teilweise vorhanden. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 926).
Bei t4 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig von der ersten Reihe von Düsen abgekoppelt (graphische Darstellung 922). Somit wird kein Kraftstoff eingespritzt. Nach t4 und zwischen t4 und t5 erfolgt keine Kraftstoffeinspritzung. Ausgehend von t5 wird der Strom für das Betätigungselement verringert, sodass die Kraftstoffeinspritznadel nach oben bewegt wird (weg von der zweiten Reihe von Düsen und hin zu der ersten Reihe von Düsen), wodurch eine teilweise Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffeinspritznadel und der ersten Reihe von Düsen hergestellt wird (graphische Darstellung 922). Wenn ein Abschnitt der Kraftstoffeinspritznadel in Kontakt mit einem Abschnitt der ersten Reihe von Düsen kommt, wird Kraftstoff eingespritzt (graphische Darstellung 926). Wenn der Strom zwischen t5 und t6 abnimmt (graphische Darstellung 924), bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter nach oben und ist zwischen t6 und t7 vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 922).
Der Strom wird während des Zeitraums von t6 bis t7 konstant gehalten und es wird Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 926). Der Strom wird zwischen t7 und t8 weiter verringert, wodurch sich die Kraftstoffeinspritznadel nach oben bewegt, wodurch eine teilweise Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffeinspritznadel und der ersten Reihe von Düsen hergestellt wird, wodurch etwas Kraftstoff zwischen t7 und t8 eingespritzt wird. Bei t8 nimmt der Strom weiterhin ab (graphische Darstellung 924), wodurch sich die Einspritznadel weiter nach oben bewegt und die Fluidverbindung mit der ersten Reihe von Düsen getrennt wird und die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Der Strom für das Betätigungselement stoppt bei t9, wodurch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch die Rückführung des ringförmigen Schnittabschnitts und der Kraftstoffeinspritznadel in die geschlossene Standardposition deaktiviert wird (in 2 dargestellt). Somit können während eines Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung zwei Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt werden.
12 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 950 zum Abgeben von drei Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus. Die drei Kraftstoffeinspritzungen können durch Verwenden einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, die in 2–6 dargestellt ist, abgegeben werden. Insbesondere stellt das Verfahren eine Steuerung eines Kraftstoffeinspritzbetätigungselements wie des Betätigungselements 202 in 2 zur Abgabe von drei Kraftstoffeinspritzungen dar.
Das Verfahren 950 beginnt bei 952 durch das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements, um die Kraftstoffeinspritznadel zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und einer ersten Reihe von Düsen herzustellen, zum Beispiel den Düsen 226 in 2–5. In diesem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe vor der Aktivierung in geschlossenem Zustand befindet, wobei dem Betätigungselement kein Signal zugeführt wird, und die Nadel von der ersten und der zweiten Reihe von Düsen abgekoppelt ist. Bei Betrieb in geschlossenem Zustand kann sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer ersten Position befinden, zum Beispiel der ersten Position 201, die in 2 dargestellt ist. Demnach umfasst das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements das Bereitstellen eines Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement. Bei dem Signal kann es sich um ein elektrisches Signal wie etwa einen Strom handeln. Zum Beispiel kann eine Steuerung einen gewünschten Strom für das Betätigungselement bereitstellen, um die Einspritznadel nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen zu bewegen, um den ringförmigen Schnittabschnitt wie etwa den unteren ringförmigen Schnittabschnitt 224, der in 2–6 dargestellt ist, der Kraftstoffeinspritznadel auf Grundlage von Motorbetriebsparametern mit der ersten Reihe von Düsen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu koppeln. Die Steuerung kann dem Kraftstoffeinspritzbetätigungselement anschließend den gewünschten Strom zuführen. Wenn die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft größer als die von den Rückstellfedern bereitgestellte Kraft ist und in der entgegengesetzten Richtung wie die Kraft der Rückstellfedern wirkt, schiebt das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement als Reaktion auf das von der Steuerung bereitgestellte Signal die Kraftstoffeinspritznadel in eine Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Bei dem gewünschten Strom kann es sich um einen variablen Strom handeln, um eine gewünschte Kraft für eine vorgesehene Bewegungsentfernung der Einspritznadel bereitzustellen.
Bei 954 umfasst das Verfahren 950 das Bereitstellen eines Haltestroms über einen gewünschten Zeitraum hinweg. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die erste Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der Haltestrom kann ein konstanter Strom sein und bereitgestellt sein, um die Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und der ersten Reihe von Düsen für den gewünschten Zeitraum beizubehalten. Der gewünschte Zeitraum kann basierend auf den Motorbetriebsbedingungen auf einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge basieren, die zum Beispiel auf die vorstehend in Bezug auf 8 erläutert ist. Dementsprechend kann, wenn eine größere Kraftstoffeinspritzmenge gewünscht ist, der gewünschte Zeitraum für die Bereitstellung des Haltestroms größer sein.
Bei Abgabe der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge über die erste Reihe von Düsen geht das Verfahren 950 zu 956 über. Bei 956 kann die Steuerung den Strom für das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement erhöhen, wodurch die Kraftstoffeinspritznadel weg von der ersten Reihe von Düsen weiter nach unten bewegt wird und wodurch die Fluidverbindung der Einspritznadel mit der ersten Reihe von Düsen hergestellt wird, wie in 4 dargestellt.
Das Verfahren 950 geht zu 958 über, wo ein Haltestrom für einen gewünschten Zeitraum bereitgestellt ist. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die zweite Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der gewünschte Zeitraum, für den der Haltestrom bereitgestellt wird, hat die Einspritzung eines gewünschten Kraftstoffvolumens zur Folge.
Das Verfahren 950 geht anschließend zu 950 über, wo der Strom für das Betätigungselement verringert wird, um den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel nach oben zu bewegen, um eine Fluidverbindung mit der ersten Reihe von Düsen herzustellen. Bei 952 behält das Verfahren 950 die Kopplung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der ersten Reihe von Düsen über den gewünschten Zeitraum hinweg durch das Bereitstellen eines Haltestroms bei. Kraftstoff wird an dieser Position der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über die erste Reihe von Düsen eingespritzt.
Das Verfahren 950 deaktiviert das Betätigungselement bei 952, wodurch die Stromzufuhr an die Einspritzeinrichtung beendet wird. Das Deaktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements umfasst das Stoppen des Bereitstellens des Signals an das Betätigungselement. Bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Signals an das elektrische Betätigungselement schiebt die Vielzahl von Rückstellfedern, die an den Einspritzkörper und die Einspritznadel gekoppelt sind, die Nadel entlang der Längsachse nach oben von den Düsen weg. Somit fungieren die Rückhaltefedern dazu, die Nadel nach oben in die erste Position zu bewegen und die Nadel in der ersten Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufwärtsbewegung der Nadel durch einen oberen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers auch gestoppt werden, wie vorstehend in Bezug auf 2 erläutert ist. Somit kann die Kraftstoffeinspritzbaugruppe dazu verwendet werden, drei Kraftstoffhaupteinspritzungen abzugeben. Ein Beispiel für drei Kraftstoffeinspritzungen ist in 13 dargestellt ist.
13 stellt einen Ablauf 1300 für drei Einspritzungen dar. Der Ablauf in 13 lässt sich während des Betriebs des Systems aus 1–2 durch Anwendung des Verfahrens aus 12 in Verbindung mit dem Verfahren aus 7 beobachten.
Ein erstes Diagramm von oben in 13 stellt eine Position eines ringförmigen Schnittabschnitts wie des unteren ringförmigen Schnittabschnitts 224 in 2–6 einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1302 stellt die ringförmige Schnittposition als Funktion der Zeit dar. Wie in 13 dargestellt nimmt die ringförmige Schnittposition in Bezug auf die Y-Achse zu, wenn sich der ringförmige Schnittabschnitt in Abwärtsrichtung bewegt, zum Beispiel die Richtung 205 in 3 entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Mit anderen Worten gibt der Pfeil der Y-Achse eine Bewegung des ringförmigen Schnittabschnitts der Kraftstoffeinspritznadel (und somit der Kraftstoffeinspritznadel) in Abwärtsrichtung an.
Das zweite Diagramm von oben in 13 stellt den Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird, gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1304 stellt den Strom im Laufe der Zeit dar und der Strom nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu.
Das dritte Diagramm von oben in 13 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1306 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit dar und die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Alle graphischen Darstellungen stellen eine Zeit dar, die in Richtung des Pfeils der X-Achse zunimmt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Kraftstoffeinspritzung im deaktivierten oder Ruhezustand. Somit ist die Kraftstoffzufuhr 240 von den Düsen abgekoppelt und es findet keine Kraftstoffabgabe statt, wie in 2 dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird das elektrische Signal (das heißt Strom) dem Betätigungselement zugeführt (Darstellung 1304). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel entlang der Längsachse der Einspritzeinrichtung in Abwärtsrichtung. Wenn der Strom zunimmt, bewegt sich die Einspritzeinrichtung aus der Ruheposition weiter nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen, wie in der graphischen Darstellung 1302 dargestellt. Bei t1 beginnt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung, sich an die erste Reihe von Düsen zu koppeln. Das heißt, bei t1 wird ein Abschnitt des ringförmigen Schnittabschnitts mit einem Abschnitt jeder Düse der ersten Reihe von Düsen gekoppelt, sodass bei t1 die Kraftstoffeinspritzung beginnt und Kraftstoff in die Umgebung eingespritzt wird, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist.
Zwischen t1 und t2, wenn der Strom für das Betätigungselement erhöht wird (graphische Darstellung 1304), wird die Einspritznadel weiter nach unten geschoben und der Kopplungsbereich zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der ersten Reihe von Düsen nimmt zu. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 1306).
Bei t2 ist der ringförmige Schnittabschnitt vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt. Zwischen t2 und t3 wird dem Betätigungselement ein konstanter Haltestrom (graphische Darstellung 1304) zugeführt. Infolgedessen bleibt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel während des Zeitpunkts t2 und t3 vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 1302), und der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit über die erste Reihe von Düsen abgegeben.
Bei t3 wird die Stromzufuhr an das Betätigungselement weiter erhöht (graphische Darstellung 1304). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter in Abwärtsrichtung wie etwa in Richtung 205, die in 3 dargestellt ist, weg von der ersten Reihe von Düsen und in Richtung der zweiten Reihe von Düsen. Wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel von t3 zu t4 bewegt, nimmt der Bereich der Kopplung zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der ersten Reihe von Düsen ab und ist teilweise vorhanden. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 1306).
Bei t4 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig von der ersten Reihe von Düsen abgekoppelt (graphische Darstellung 1302). Somit wird kein Kraftstoff eingespritzt. Nach t4 und zwischen t4 und t5 nimmt der Strom der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu. Ausgehend von t5 wird der Strom für das Betätigungselement erhöht, sodass die Kraftstoffeinspritznadel nach unten bewegt wird, um sich teilweise an die zweite Reihe von Düsen zu koppeln (graphische Darstellung 1302). Wenn ein Abschnitt der Kraftstoffeinspritznadel in Kontakt mit einem Abschnitt der ersten Reihe von Düsen kommt, wird Kraftstoff eingespritzt (graphische Darstellung 1306). Wenn der Strom zunimmt, wird die Kraftstoffeinspritznadel bei t6 vollständig mit der zweiten Reihe von Düsen gekoppelt.
Der Strom wird während des Zeitraums von t6 bis t7 konstant gehalten und es wird Kraftstoff über die zweite Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 1306). Der Strom wird zwischen t7 und t8 verringert, wodurch sich die Kraftstoffeinspritznadel nach oben bewegt, wodurch eine teilweise Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffeinspritznadel und der ersten Reihe von Düsen hergestellt wird, wodurch etwas Kraftstoff zwischen t7 und t8 eingespritzt wird. Bei t8 nimmt der Strom weiterhin ab (graphische Darstellung 1304), wodurch sich die Einspritznadel weiter nach oben bewegt, die Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen getrennt wird und zwischen t8 und t9 kein Kraftstoff eingespritzt wird.
Zwischen t9 und t10 wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der ersten Reihe von Düsen gekoppelt, wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel aufgrund des abnehmenden Stroms (graphische Darstellung 1304) weiterhin nach oben bewegt (graphische Darstellung 1302). Zwischen t9 und t10 wird Kraftstoff eingespritzt und bei t10 wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt. Der Strom für die Einspritzeinrichtung wird über die gewünschte Dauer gehalten, wodurch Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen zwischen t10 und t11 eingespritzt wird.
Bei t11 nimmt der Strom für das Betätigungselement weiterhin ab, wodurch die Einspritznadel nach oben bewegt wird. Zwischen t11 und t12 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel nur teilweise an die erste Reihe von Düsen gekoppelt, wodurch Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen eingespritzt wird.
Da der Strom zwischen t12 und t13 weiterhin abnimmt (graphische Darstellung 1304), bewegt sich die Einspritznadel mit dem ringförmigen Schnittabschnitt weiterhin nach oben und die Fluidverbindung mit der ersten Reihe von Düsen wird getrennt. Bei t13 endet der Strom für das Betätigungselement (graphische Darstellung 1304), wodurch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch die Rückführung des ringförmigen Schnittabschnitts und der Kraftstoffeinspritznadel in die geschlossene Standardposition deaktiviert wird (in 2 dargestellt). Somit können während eines Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung drei Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt werden.
14 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 1400 zum Abgeben von vier Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus. Die vier Kraftstoffeinspritzungen können durch Verwenden einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, die in 2–6 dargestellt ist, abgegeben werden. Insbesondere stellt das Verfahren eine Steuerung eines Kraftstoffeinspritzbetätigungselements wie des Betätigungselements 202 in 2 zur Abgabe von vier Kraftstoffeinspritzungen dar.
Das Verfahren 1400 beginnt bei 1402 durch das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements, um die Kraftstoffeinspritznadel zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und einer ersten Reihe von Düsen herzustellen. In diesem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe vor der Aktivierung in geschlossenem Zustand befindet, wobei dem Betätigungselement kein Signal zugeführt wird, und die Nadel von der ersten, der zweiten und der dritten Reihe von Düsen abgekoppelt ist. Bei Betrieb in geschlossenem Zustand kann sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer ersten Position befinden, zum Beispiel der ersten Position 201, die in 2 dargestellt ist. Demnach umfasst das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements das Bereitstellen eines Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement. Bei dem Signal kann es sich um ein elektrisches Signal wie etwa einen Strom handeln. Die Steuerung kann den gewünschten Strom dem Kraftstoffeinspritzbetätigungselement zuführen. Wenn die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft größer als die von den Rückstellfedern bereitgestellte Kraft ist und in der entgegengesetzten Richtung wie die Kraft der Rückstellfedern wirkt, schiebt das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement als Reaktion auf das von der Steuerung bereitgestellte Signal die Kraftstoffeinspritznadel in eine Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Bei dem gewünschten Strom kann es sich um einen variablen Strom handeln, um eine gewünschte Kraft für eine vorgesehene Bewegungsentfernung der Einspritznadel bereitzustellen.
Bei 1404 umfasst das Verfahren 1400 das Bereitstellen eines Haltestroms zum Beibehalten über eine gewünschte Kraftstoffeinspritzdauer hinweg. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die erste Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der Haltestrom kann ein konstanter Strom sein und bereitgestellt sein, um die Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und der ersten Reihe von Düsen für den gewünschten Zeitraum beizubehalten. Der gewünschte Zeitraum kann auf einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf den Motorbetriebsbedingungen basieren, wie vorstehend in Bezug auf 8 beschrieben ist. Dementsprechend kann, wenn eine größere Kraftstoffeinspritzmenge gewünscht ist, der gewünschte Zeitraum für die Bereitstellung des Haltestroms größer sein.
Bei Abgabe der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge über die erste Reihe von Düsen geht das Verfahren 1400 zu 1406 über. Bei 1406 kann die Steuerung den Strom für das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement erhöhen, wodurch die Kraftstoffeinspritznadel weg von der ersten Reihe von Düsen bewegt weiter nach unten wird und wodurch die Fluidverbindung der Einspritznadel mit der ersten Reihe von Düsen hergestellt wird, wie in 4 dargestellt.
Das Verfahren 1400 geht zu 1408 über, wo ein Haltestrom für einen gewünschten Zeitraum bereitgestellt ist. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die zweite Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der gewünschte Zeitraum, für den der Haltestrom bereitgestellt wird, hat die Einspritzung eines gewünschten Kraftstoffvolumens zur Folge.
Das Verfahren 1400 geht anschließend zu 1410 über, wo der Strom für das Betätigungselement erhöht wird, um den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel nach unten zu bewegen, um die Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen zu trennen (ohne sich jedoch mit der dritten Reihe von Düsen zu verbinden). Bei 1412 verringert das Verfahren 1400 den Strom für das Betätigungselement, wodurch sich die Einspritznadel nach oben bewegt, um erneut eine Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen herzustellen. Bei 1414 wird ein Haltestrom bereitgestellt, um die Einspritznadel über einen gewünschten Zeitraum hinweg in Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen zu halten, um das gewünschte Kraftstoffvolumen einzuspritzen.
Das Verfahren 1400 geht zu 1416 über, wodurch der Strom für das Betätigungselement abnimmt, um die Einspritznadel weiter nach oben zu bewegen, um die Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen zu trennen und sich mit der ersten Reihe von Düsen zu verbinden. Bei 1418 wird ein Haltestrom für einen gewünschten Zeitraum bereitgestellt, um Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen einzuspritzen.
Das Verfahren 1400 geht zu 1420 über, wo das Betätigungselement deaktiviert wird, indem die Stromzufuhr an die Einspritzeinrichtung beendet wird. Bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Signals an das elektrische Betätigungselement schiebt die Vielzahl von Rückstellfedern, die an den Einspritzkörper und die Einspritznadel gekoppelt sind, die Nadel entlang der Längsachse nach oben von den Düsen weg. Somit fungieren die Rückhaltefedern dazu, die Nadel nach oben in die erste Position zu bewegen und die Nadel in der ersten Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufwärtsbewegung der Nadel durch einen oberen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers auch gestoppt werden, wie vorstehend in Bezug auf 2 erläutert ist. Somit kann die Kraftstoffeinspritzbaugruppe dazu verwendet werden, vier Kraftstoffhaupteinspritzungen abzugeben. Ein Beispiel für vier Kraftstoffeinspritzungen ist in 15 dargestellt.
15 stellt einen Ablauf 1450 für vier Einspritzungen dar. Der Ablauf in 15 lässt sich während des Betriebs des Systems aus 1–2 durch Anwendung des Verfahrens aus 14 in Verbindung mit dem Verfahren aus 7 beobachten.
Ein erstes Diagramm in 15 stellt eine Position eines ringförmigen Schnittabschnitts wie des unteren ringförmigen Schnittabschnitts 224 in 2–6 einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1452 stellt die ringförmige Schnittposition als Funktion der Zeit dar. Wie in 9 dargestellt nimmt die ringförmige Schnittposition in Bezug auf die Y-Achse zu, wenn sich der ringförmige Schnittabschnitt in Abwärtsrichtung bewegt, zum Beispiel die Richtung 205 in 3 entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Mit anderen Worten gibt der Pfeil der Y-Achse eine BeJAwegung des ringförmigen Schnittabschnitts der Kraftstoffeinspritznadel (und somit der Kraftstoffeinspritznadel) in Abwärtsrichtung an.
Das zweite Diagramm von oben in 15 stellt den Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird, gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1454 stellt den Strom im Laufe der Zeit dar und der Strom nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu.
Das dritte Diagramm von oben in 15 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1456 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit dar und die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Alle graphischen Darstellungen stellen eine Zeit dar, die in Richtung des Pfeils der X-Achse zunimmt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Kraftstoffeinspritzung in einem deaktivierten oder einem Ruhezustand. Im deaktivierten Zustand wird die Kraftstoffeinspritzbaugruppe durch die Kraft der Rückhaltefedern in geschlossener Position gehalten. In geschlossener Position befindet sich der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über der ersten Reihe von Düsen, der zweiten Reihe von Düsen und der dritten Reihe von Düsen und somit ist der ringförmige Schnittabschnitt mit der ersten, zweiten oder dritten Reihe von Düsen gekoppelt. Somit ist die Kraftstoffzufuhr 240 von den Düsen abgekoppelt und es findet keine Kraftstoffabgabe statt, wie in 2 dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird ein Signal (das heißt Strom) einem Betätigungselement zugeführt (Darstellung 1304). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel entlang einer Längsachse der Einspritzeinrichtung in Abwärtsrichtung. Wenn der Strom zunimmt, bewegt sich die Einspritzeinrichtung aus der Ruheposition weiter nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen, wie in der graphischen Darstellung 1452 dargestellt. Bei t1 beginnt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung, sich an die erste Reihe von Düsen zu koppeln. Demnach beginnt bei t1 die Kraftstoffeinspritzung und Kraftstoff wird in die Umgebung eingespritzt, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist. Das heißt im Fall einer Kraftstoffdirekteinspritzung wird Kraftstoff in den Motorzylinder eingespritzt und im Fall von Saugkanalkraftstoffeinspritzung wird Kraftstoff in den Ansaugkrümmer eingespritzt.
Zwischen t1 und t2, wenn der Strom für das Betätigungselement erhöht wird (graphische Darstellung 1454), wird die Einspritznadel weiter nach unten geschoben und der Kopplungsbereich zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der ersten Reihe von Düsen nimmt zu. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 1456).
Bei t2 ist der ringförmige Schnittabschnitt vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt. Zwischen t2 und t3 wird dem Betätigungselement ein konstanter Haltestrom (graphische Darstellung 1454) zugeführt. Infolgedessen bleibt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel während des Zeitpunkts t2 und t3 vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 1452), und der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit über die erste Reihe von Düsen abgegeben.
Bei t3 wird die Stromzufuhr an das Betätigungselement weiter erhöht (graphische Darstellung 1454). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter in Abwärtsrichtung wie etwa in Richtung 205, die in 3 dargestellt ist, weg von der ersten Reihe von Düsen und in Richtung der zweiten Reihe von Düsen. Wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel von t3 zu t4 bewegt, nimmt der Bereich der Kopplung zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der ersten Reihe von Düsen ab und ist teilweise vorhanden. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 1456).
Bei t4 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig von der ersten Reihe von Düsen abgekoppelt (graphische Darstellung 1452). Somit wird kein Kraftstoff eingespritzt. Nach t4 und zwischen t4 und t5 nimmt der Strom der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu. Ausgehend von t5 wird der Strom für das Betätigungselement erhöht, sodass die Kraftstoffeinspritznadel nach unten bewegt wird, um sich teilweise an die zweite Reihe von Düsen zu koppeln (graphische Darstellung 1452). Wenn ein Abschnitt der Kraftstoffeinspritznadel in Kontakt mit einem Abschnitt der ersten Reihe von Düsen kommt, wird Kraftstoff eingespritzt (graphische Darstellung 1456). Wenn der Strom zunimmt, wird die Kraftstoffeinspritznadel bei t6 vollständig mit der zweiten Reihe von Düsen gekoppelt.
Der Strom wird während des Zeitraums von t6 bis t7 konstant gehalten und es wird Kraftstoff über die zweite Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 1452). Der Strom wird zwischen t7 und t8 erhöht, wodurch sich die Kraftstoffeinspritznadel nach unten bewegt, wobei eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffeinspritznadel und der zweiten Reihe von Düsen nur teilweise vorhanden ist, wodurch etwas Kraftstoff zwischen t7 und t8 einspritzt wird. Bei t8 nimmt der Strom weiterhin zu (graphische Darstellung 1454), wodurch sich die Einspritznadel weiter nach unten bewegt, die Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen getrennt wird, und zwischen t8 und t9 kein Kraftstoff eingespritzt wird.
Zwischen t9 und t10 wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der zweiten Reihe von Düsen gekoppelt, wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel aufgrund des abnehmenden Stroms (graphische Darstellung 1454) weiterhin nach oben bewegt (graphische Darstellung 1452). Zwischen t9 und t10 wird Kraftstoff eingespritzt und bei t10 wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig an die zweite Reihe von Düsen gekoppelt. Der Strom für die Einspritzeinrichtung wird über die gewünschte Dauer gehalten, wodurch Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen zwischen t10 und t11 eingespritzt wird.
Bei t11 nimmt der Strom für das Betätigungselement weiterhin ab, wodurch die Einspritznadel nach oben bewegt wird. Zwischen t11 und t12 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel nur teilweise an die zweite Reihe von Düsen gekoppelt, wodurch Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen eingespritzt wird.
Der Strom nimmt zwischen t12–t13 weiterhin ab (graphische Darstellung 1454), wodurch der ringförmige Abschnitt von der zweiten Reihe von Düsen getrennt wird, wodurch die Kraftstoffeinspritzung ausgesetzt wird (graphische Darstellung 1456). Wenn der Strom zwischen t13–t14 weiterhin abnimmt, bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter nach oben (graphische Darstellung 1452). Zwischen t13–t14 wird Kraftstoff eingespritzt, da der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung teilweise an die erste Reihe von Düsen gekoppelt ist. Wenn der Strom erhöht wird, wird der ringförmige Schnittabschnitt vollständig mit der ersten Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 1452) und der Strom wird zwischen t14–t15 konstant gehalten. Der Strom für die Einspritzeinrichtung wird über die gewünschte Dauer gehalten, wodurch Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen zwischen t14 und t15 eingespritzt wird.
Bei t15 nimmt der Strom für das Betätigungselement weiter ab (graphische Darstellung 1454), wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der ersten Reihe von Düsen gekoppelt, wenn die Kraftstoffeinspritznadel sich aufgrund des abnehmenden Stroms (graphische Darstellung 1454) weiterhin nach oben bewegt (graphische Darstellung 1452). Zwischen t15 und t16 wird Kraftstoff eingespritzt.
Zwischen t16–t17 nimmt die Stromzufuhr für die Einspritzeinrichtung ab und endet bei t17. Bei abnehmendem Strom bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter nach oben. Weg von den Düsen, wodurch die Kraftstoffeinspritzung endet. Somit können während eines Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung vier Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt werden.
16 veranschaulicht ein beispielhaftes Verfahren 1600 zum Abgeben von fünf Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungszyklus. Die fünf Kraftstoffeinspritzungen können durch Verwenden einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 200, die in 2–6 dargestellt ist, abgegeben werden. Insbesondere stellt das Verfahren eine Steuerung eines Kraftstoffeinspritzbetätigungselements wie des Betätigungselements 202 in 2 zur Abgabe von fünf Kraftstoffeinspritzungen dar.
Das Verfahren 1600 beginnt bei 1602 durch das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements, um die Kraftstoffeinspritznadel zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und einer ersten Reihe von Düsen herzustellen. In diesem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe vor der Aktivierung in geschlossenem Zustand befindet, wobei dem Betätigungselement kein Signal zugeführt wird und die Nadel von der ersten, der zweiten und der dritten Reihe von Düsen abgekoppelt ist. Bei Betrieb in geschlossenem Zustand kann sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe in einer ersten Position befinden, zum Beispiel der ersten Position 201, die in 2 dargestellt ist. Demnach umfasst das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements das Bereitstellen eines Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement. Bei dem Signal kann es sich um ein elektrisches Signal wie etwa einen Strom handeln. Die Steuerung kann den gewünschten Strom dem Kraftstoffeinspritzbetätigungselement zuführen. Wenn die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft größer als die von den Rückstellfedern bereitgestellte Kraft ist und in der entgegengesetzten Richtung wie die Kraft der Rückstellfedern wirkt, schiebt das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement als Reaktion auf das von der Steuerung bereitgestellte Signal die Kraftstoffeinspritznadel in eine Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Bei dem gewünschten Strom kann es sich um einen variablen Strom handeln, um eine gewünschte Kraft für eine vorgesehene Bewegungsentfernung der Einspritznadel bereitzustellen.
Bei 1604 umfasst das Verfahren 1600 das Bereitstellen eines Haltestroms zum Beibehalten über einen gewünschten Zeitraum hinweg. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die erste Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der Haltestrom kann ein konstanter Strom sein und bereitgestellt sein, um die Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffzufuhr und der ersten Reihe von Düsen für den gewünschten Zeitraum beizubehalten. Der gewünschte Zeitraum kann basierend auf der Motorbetriebsbedingung beispielsweise auf einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge basieren. Dementsprechend kann, wenn eine größere Kraftstoffeinspritzmenge gewünscht ist, der gewünschte Zeitraum für die Bereitstellung des Haltestroms größer sein. Von daher kann die gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge oder der Kraftstoffbedarf auf einer Pedalposition (pp), Motordrehzahl (N) und Luftmassenmessung (MAF) basieren. Es ist zu beachten, dass diese Kraftstoffeinspritzmenge auch auf Grundlage anderer Parameter bestimmt werden kann. Beispielsweise kann eine zweidimensionale Darstellung der Motordrehzahl und Pedalposition verwendet werden. Alternativ dazu kann auch eine zweidimensionale Darstellung der Pedalposition und der Fahrzeuggeschwindigkeit verwendet werden.
Bei Abgabe der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge über die erste Reihe von Düsen geht das Verfahren 1600 zu 1606 über. Bei 1606 kann die Steuerung den Strom für das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement erhöhen, wodurch die Kraftstoffeinspritznadel weg von der ersten Reihe von Düsen weiter nach unten bewegt wird und wodurch die Fluidverbindung der Einspritznadel mit der ersten Reihe von Düsen hergestellt wird.
Das Verfahren 1600 geht zu 1608 über, wo ein Haltestrom für einen gewünschten Zeitraum bereitgestellt wird. Insbesondere kann der Haltestrom bereitgestellt werden, wenn die zweite Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel gekoppelt ist. Der gewünschte Zeitraum, für den der Haltestrom bereitgestellt wird, hat die Einspritzung eines gewünschten Kraftstoffvolumens zur Folge.
Das Verfahren 1600 geht anschließend zu 1610 über, wo der Strom für das Betätigungselement erhöht wird, um den ringförmigen Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel nach unten zu bewegen, um eine Fluidverbindung mit der dritten Reihe von Düsen herzustellen. Bei 1612 behält das Verfahren 1600 die Kopplung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der dritten Reihe von Düsen über den gewünschten Zeitraum hinweg durch das Bereitstellen eines Haltestroms bei. Kraftstoff wird an dieser Position der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über die dritte Reihe von Düsen eingespritzt.
Das Verfahren 1600 verringert den Strom für das Betätigungselement bei 1614, und wenn sich die Einspritznadel nach oben bewegt, hebt die Einspritznadel die Fluidverbindung mit der dritten Reihe von Düsen auf und verbindet sich mit der zweiten Reihe von Düsen, gefolgt von der ersten Reihe von Düsen. An jeder Fluidverbindung mit den Düsenlöchern kann der Strom gehalten werden, um die konkrete Position beizubehalten, um ein gewünschtes Kraftstoffvolumen einzuspritzen, wie vorstehend beschrieben.
Das Verfahren 1600 geht zu 1616 über, wodurch die Stromzufuhr an die Einspritzeinrichtung beendet wird. Das Deaktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements umfasst das Stoppen des Bereitstellens des Signals an das Betätigungselement. Bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Signals an das elektrische Betätigungselement schiebt die Vielzahl von Rückstellfedern, die an den Einspritzkörper und die Einspritznadel gekoppelt sind, die Nadel entlang der Längsachse von den Düsen weg nach oben. Somit fungieren die Rückhaltefedern dazu, die Nadel nach oben in die erste Position zu bewegen und die Nadel in der ersten Position zu halten. Darüber hinaus kann die Aufwärtsbewegung der Nadel durch einen oberen Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers auch gestoppt werden, wie vorstehend in Bezug auf 2 erläutert. Somit kann die Kraftstoffeinspritzbaugruppe dazu verwendet werden, fünf Kraftstoffhaupteinspritzungen abzugeben. Ein Beispiel für fünf Kraftstoffeinspritzungen ist in 17 dargestellt.
17 stellt einen Ablauf 1650 für vier Einspritzungen dar. Der Ablauf in 17 lässt sich während des Betriebs des Systems aus 1–2 durch Anwendung des Verfahrens aus 16 in Verbindung mit dem Verfahren aus 7 beobachten.
Ein erstes Diagramm von oben in 17 stellt eine Position eines ringförmigen Schnittabschnitts wie des unteren ringförmigen Schnittabschnitts 224 in 2–6 einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1652 stellt die ringförmige Schnittposition als Funktion der Zeit dar. Wie in 13 dargestellt nimmt der ringförmige Schnittabschnitt in Bezug auf die Y-Achse zu, wenn sich der ringförmige Schnittabschnitt in Abwärtsrichtung bewegt, zum Beispiel die Richtung 205 in 3 entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung. Mit anderen Worten gibt der Pfeil der Y-Achse eine Bewegung des ringförmigen Schnittabschnitts der Kraftstoffeinspritznadel (und somit der Kraftstoffeinspritznadel) in Abwärtsrichtung an.
Das zweite Diagramm von oben in 17 stellt den Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird, gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1654 stellt den Strom im Laufe der Zeit dar und der Strom nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu.
Das dritte Diagramm von oben in 17 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 1656 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit dar und die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Alle graphischen Darstellungen stellen eine Zeit dar, die in Richtung des Pfeils der X-Achse zunimmt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Kraftstoffeinspritzung in einem deaktivierten oder einem Ruhezustand. Im deaktivierten Zustand wird die Kraftstoffeinspritznadel durch die Kraft der Rückhaltefedern in geschlossener Position gehalten. In geschlossener Position befindet sich der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung über der ersten Reihe von Düsen, der zweiten Reihe von Düsen und der dritten Reihe von Düsen, und somit ist der ringförmige Schnittabschnitt mit der ersten, zweiten oder dritten Reihe von Düsen gekoppelt. Somit ist die Kraftstoffzufuhr 240 von den Düsen abgekoppelt und es findet keine Kraftstoffabgabe statt, wie in 2 dargestellt.
Zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 wird ein Signal (das heißt Strom) einem Betätigungselement zugeführt (Darstellung 1304). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel entlang einer Längsachse der Einspritzeinrichtung in Abwärtsrichtung. Wenn der Strom zunimmt, bewegt sich die Einspritzeinrichtung aus der Ruheposition weiter nach unten in Richtung der ersten Reihe von Düsen, wie in der graphischen Darstellung 1652 dargestellt. Bei t1 beginnt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung, sich an die erste Reihe von Düsen zu koppeln. Demnach beginnt bei t1 die Kraftstoffeinspritzung und Kraftstoff wird in die Umgebung eingespritzt, in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung angeordnet ist. Das heißt im Fall einer Kraftstoffdirekteinspritzung wird Kraftstoff in den Motorzylinder eingespritzt und im Fall von Saugkanalkraftstoffeinspritzung wird Kraftstoff in den Ansaugkrümmer eingespritzt.
Zwischen t1 und t2, wenn der Strom für das Betätigungselement erhöht wird (graphische Darstellung 1654), wird die Einspritznadel weiter nach unten geschoben und der Kopplungsbereich zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der ersten Reihe von Düsen nimmt zu. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 1656).
Bei t2 ist der ringförmige Schnittabschnitt vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt. Zwischen t2 und t3 wird dem Betätigungselement ein konstanter Haltestrom (graphische Darstellung 1654) zugeführt. Infolgedessen bleibt der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel während des Zeitpunkts t2 und t3 vollständig an die erste Reihe von Düsen gekoppelt (graphische Darstellung 1652), und der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit über die erste Reihe von Düsen abgegeben.
Bei t3 wird die Stromzufuhr an das Betätigungselement weiter erhöht (graphische Darstellung 1654). Infolgedessen bewegt sich die Kraftstoffeinspritznadel weiter in Abwärtsrichtung wie etwa in Richtung 205, die in 3 dargestellt ist, weg von der ersten Reihe von Düsen und in Richtung der zweiten Reihe von Düsen. Wenn sich die Kraftstoffeinspritznadel von t3 zu t4 bewegt, nimmt der Bereich der Kopplung zwischen dem ringförmigen Schnittabschnitt und der Kraftstoffeinspritzeinrichtung und der ersten Reihe von Düsen ab und ist teilweise vorhanden. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 1656).
Bei t4 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig von der ersten Reihe von Düsen abgekoppelt (graphische Darstellung 1652). Somit wird kein Kraftstoff eingespritzt. Nach t4 und zwischen t4 und t5 nimmt der Strom der Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu. Ausgehend von t5 wird der Strom für das Betätigungselement erhöht, sodass die Kraftstoffeinspritznadel nach unten bewegt wird, um sich teilweise an die zweite Reihe von Düsen zu koppeln (graphische Darstellung 1652). Wenn ein Abschnitt der Kraftstoffeinspritznadel in Kontakt mit einem Abschnitt der ersten Reihe von Düsen kommt, wird Kraftstoff eingespritzt (graphische Darstellung 1656). Wenn der Strom zunimmt, wird die Kraftstoffeinspritznadel bei t6 vollständig mit der zweiten Reihe von Düsen gekoppelt.
Der Strom wird während des Zeitraums von t6 bis t7 konstant gehalten und es wird Kraftstoff über die zweite Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 1656). Der Strom wird zwischen t7 und t8 erhöht, wodurch sich die Kraftstoffeinspritznadel nach unten bewegt, wobei eine Fluidverbindung zwischen der Kraftstoffeinspritznadel und der zweiten Reihe von Düsen nur teilweise etwas Kraftstoff zwischen t7 und t8 einspritzt. Bei t8 nimmt der Strom weiterhin zu (graphische Darstellung 1654), wodurch sich die Einspritznadel weiter nach unten bewegt, die Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen getrennt wird, und zwischen t8 und t9 kein Kraftstoff eingespritzt wird.
Zwischen t9 und t10 wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der ersten Reihe von Düsen gekoppelt, wenn die Kraftstoffeinspritznadel sich aufgrund des zunehmenden Stroms (graphische Darstellung 1654) weiterhin nach unten bewegt (graphische Darstellung 1652). Zwischen t9 und t10 wird Kraftstoff eingespritzt und bei t10 wird der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritzung vollständig an die dritte Reihe von Düsen gekoppelt. Der Strom für die Einspritzeinrichtung wird über die gewünschte Dauer gehalten, wodurch Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen zwischen t10 und t11 eingespritzt wird.
Bei t11 nimmt der Strom für das Betätigungselement ab, wodurch die Einspritznadel nach oben bewegt wird. Zwischen t11 und t12 ist der ringförmige Schnittabschnitt der Kraftstoffeinspritznadel nur teilweise an die dritte Reihe von Düsen gekoppelt, wodurch Kraftstoff über die dritte Reihe von Düsen eingespritzt wird.
Wenn der Strom zwischen t12 und t13 weiterhin abnimmt (graphische Darstellung 1654) bewegt sich die Einspritznadel mit dem ringförmigen Schnittabschnitt weiterhin nach oben und die Fluidverbindung mit der dritten Reihe von Düsen wird getrennt. Bei t13 ist der ringförmige Schnittabschnitt teilweise an die zweite Reihe von Düsen gekoppelt, wodurch zwischen t13 und t14 Kraftstoff eingespritzt wird. Bei t14 ist die zweite Reihe von Düsen vollständig an den ringförmigen Schnittabschnitt gekoppelt. Ein Haltestrom wird der Einspritzeinrichtung zwischen t14 und t15 bereitgestellt, um das gewünschte Kraftstoffvolumen durch die zweite Reihe von Düsen einzuspritzen. Wenn der Strom während t15 bis t16 weiterhin abnimmt, wird die zweite Reihe von Düsen teilweise an den ringförmigen Schnittabschnitt gekoppelt, wodurch während t15 und t16 Kraftstoff über die zweite Reihe von Düsen eingespritzt wird.
Wenn der Strom zwischen t16 und t17 weiterhin abnimmt (graphische Darstellung 1654), bewegt sich die Einspritznadel mit dem ringförmigen Schnittabschnitt weiterhin nach oben und die Fluidverbindung mit der zweiten Reihe von Düsen wird getrennt. Bei t17 ist der ringförmige Schnittabschnitt teilweise an die erste Reihe von Düsen gekoppelt, wodurch zwischen t17 und t18 Kraftstoff eingespritzt wird. Bei t18 ist die erste Reihe von Düsen vollständig an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung gekoppelt. Ein Haltestrom wird der Einspritzeinrichtung zwischen t18 und t19 bereitgestellt, um das gewünschte Kraftstoffvolumen durch die erste Reihe von Düsen einzuspritzen. Wenn der Strom während t19 bis t20 weiterhin abnimmt, wird die zweite Reihe von Düsen teilweise an den ringförmigen Schnittabschnitt gekoppelt, wodurch während t18 und t19 Kraftstoff über die erste Reihe von Düsen eingespritzt wird.
Während t20 bis t21 endet der Strom für das Betätigungselement (graphische Darstellung 1654) wodurch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch die Rückführung des ringförmigen Schnittabschnitts und der Kraftstoffeinspritznadel in die geschlossene Standardposition deaktiviert wird (in 2 dargestellt).
Auf diese Weise können bis zu fünf Kraftstoffeinspritzungen während eines Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung durchgeführt werden, wodurch Kraftstoff aus drei unterschiedlichen Reihen der Einspritzdüsen entlang unterschiedlichen vertikalen Ebenen des Einspritzkörpers abgegeben werden. Das während jeder Position der Kraftstoffeinspritzung während jedes Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung abgegebene Kraftstoffvolumen kann derart angepasst werden, dass basierend auf den Motorbetriebsbedingungen bis zu zwei Kraftstoffvoreinspritzungen, auf die ein Haupteinspritzereignis und anschließend bis zu zwei Kraftstoffnacheinspritzungen folgen, abgegeben werden. Somit kann das gewünschte Kraftstoffvolumen abgegeben und effizient verbrannt werden, während das Eindringen des Kraftstoffnebels und das Zusammenwirken des Kraftstoffnebels reduziert werden, was wiederum eine zunehmende Emissionsbelastung verhindern kann.
In einer zweiten Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe können zusätzlich zur Abgabe von Kraftstoff aus Kraftstoffeinspritzdüsen, die entlang drei unterschiedlicher vertikaler Ebenen eines Einspritzkörpers angeordnet sind, ein Druck der Kraftstoffeinspritzung an jeder offenen Position der Kraftstoffeinspritzeinrichtung während eines einzigen Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung erhöht werden, um die Zerstäubung des Kraftstoffnebels zu steigern. Die Abwärtsbewegung einer Vielzahl von Einspritznadeln in jeweiligen Kraftstoffkammern im Einspritzkörper können den Druck erhöhen und das Volumen in der jeweiligen Kraftstoffkammer verringern. Der Hochdruckkraftstoff aus jeder Kammer kann durch angekoppelte Einspritzdüsen an einen Brennraum abgegeben werden, was zu einer erhöhten Zerstäubung des Kraftstoffnebels und zu einem verringerten Eindringen des Kraftstoffnebels in die Wände des Brennraums führt.
18 stellt eine zweite Ausführungsform einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe 300 dar, die in einem Motorzylinder wie dem Zylinder 30 aus 1 verwendet werden kann. Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 300 kann ein nicht einschränkendes Beispiel für die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 66 und/oder die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 67 aus 1 sein.
Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 300 weist einen Einspritzkörper 340 auf, der eine erste Einspritznadel 316 beweglich in einer ersten Kammer 322 des Einspritzkörpers 340 unterbringt. Die erste Einspritznadel 316 ist entlang einer Längsachse 315 des Einspritzkörpers 340 beweglich. Eine zweite Einspritznadel 318 kann in einer zweiten Kammer 324 beweglich untergebracht sein, die die erste Einspritznadel 316 umgibt. Die zweite Einspritznadel 318 kann eine ringförmige Einspritznadel sein, die einen Umfang der ersten Einspritznadel 316 umgibt. Eine Länge L2 der zweiten Einspritznadel 318 kann geringer als eine Länge L1 der ersten Einspritznadel 316 sein. Eine dritte Einspritznadel 320 kann in einer dritten Kammer 326 beweglich untergebracht sein, die die zweite Einspritznadel 318 umgibt. Die dritte Einspritznadel 320 kann eine ringförmige Einspritznadel sein, die einen Umfang der zweiten Einspritznadel 318 umgibt. Eine Länge L3 der dritten Einspritznadel 320 kann geringer als die Länge L2 der zweiten Einspritznadel sein.
In einem Beispiel besteht unter Umständen keine Fluidverbindung zwischen jeder der Kammern, die die jeweiligen Nadeln unterbringen. Jede Einspritznadel kann sich dicht eine Fläche mit Innenwänden der ringförmigen Einspritzeinrichtung um die Einspritznadel herum und mit der entsprechenden Kammer teilen, wenn sich die Einspritznadel in der Kammer nach oben oder nach unten bewegt. Jede der Einspritznadeln in den jeweiligen Kammern kann entlang einer Längsachse 315 des Einspritzkörpers 340 beweglich sein. In einem Beispiel kann die Längsachse 315 der Einspritzeinrichtung senkrecht zu einer querlaufenden Achse 309 eines Zylinders verlaufen, an den die Kraftstoffeinspritzung 300 Kraftstoff abgibt. In anderen Beispielen kann die Einspritzung jedoch relativ zur Querachse mit einem anderen Winkel angeordnet sein.
Der Kraftstoffeinspritzkörper 340 weist eine Vielzahl von Düsen auf, die eine erste Reihe von Düsen 342, eine zweite Reihe von Düsen 344 und eine dritte Reihe von Düsen 346 aufweisen, die jeweils in einem unteren Abschnitt des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 angeordnet und positioniert sind. Die Vielzahl von Düsen wird zur Abgabe von Kraftstoff von einer Kraftstoffzufuhr 330 (z. B. zur Abgabe von Kraftstoff an einen Zylinder) verwendet. Bei der Kraftstoffzufuhr 330 kann es sich beispielsweise um eine Zufuhrleitung für Hochdruckkraftstoff handeln.
Jede der Düsen der ersten Reihe von Düsen 342 weist ein erstes Ende 341 auf, das mit der ersten Kammer 322 in Fluidverbindung steht, ein zweites Ende 343 an einer äußeren Wand des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 und einen ersten Weg 342a auf, der das erste Ende 341 und das zweite Ende 343 verbindet. Das erste Ende 341 ist an die erste Kammer 322 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 gekoppelt. Das zweite Ende 343 öffnet sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers und die zweiten Enden jeder Düse befinden sich entlang eines ersten äußeren umlaufenden Wegs von dem Kraftstoffeinspritzkörper. Somit kann jede der Düsen der ersten Düsenreihe 342 die erste Kammer 322 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 mit dem Äußeren (der Außenseite) des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 koppeln. Demnach öffnet sich, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Brennraum des Zylinders angeordnet ist, das zweite Ende zu dem Brennraum und die erste Reihe von Düsen 342 stellt den ersten Weg zur Zuführung von Kraftstoff zu dem Zylinder bereit.
Wie in dem Beispiel, das in 18 dargestellt ist, angegeben, kann sich der erste Weg 342a nach unten neigen, wobei das erste Ende 341 der ersten Reihe von Düsen 342 höher als das zweite Ende 343 angeordnet sein kann. Insbesondere ist das erste Ende 341, das sich zu der ersten Kammer 322 öffnet, höher als das zweite Ende 343 angeordnet, das sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers öffnet. Das Äußere ist eine Umgebung (z. B. Brennraum oder Ansaugkrümmer), in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 platziert ist. Es versteht sich, dass die Neigung des ersten Wegs 342a variieren kann (das heißt, die Neigung kann größer oder kleiner sein), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Beispielen können das erste Ende 341 und das zweite Ende 343 der ersten Reihe von Düsen 342 entlang einer querlaufenden Achse senkrecht zu der Längsachse 315 der Einspritzeinrichtung eben verlaufen.
Der Kraftstoffeinspritzkörper 340 weist ferner die zweite Reihe von Düsen 344 auf, die vertikal über der ersten Reihe von Düsen 342 angeordnet und positioniert ist. Die zweite Reihe von Düsen 344 und die erste Reihe von Düsen 342 können durch einen Abstand getrennt sein. Mit anderen Worten kann die zweite Reihe von Düsen 344 über der ersten Reihe von Düsen 342 entlang der Längsachse 315 des Einspritzkörpers angeordnet sein. Die zweite Reihe von Düsen 344 kann Kraftstoff von der Kraftstoffzufuhr 330 zuführen. Jede der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 344 kann einen zweiten Weg 344a bereitstellen, der die zweite Kammer 324 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 mit dem Äußeren (das heißt, mit der Außenseite) des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 koppelt. Insbesondere öffnet sich ein erstes Ende 345 der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 344 zu einer zweiten Kammer 324 des Kraftstoffeinspritzkörpers, und ein zweites Ende 343 von jeder der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 344 öffnet sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers. Demnach öffnet sich, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in dem Brennraum angeordnet ist, das zweite Ende zu dem Brennraum, und die zweite Reihe von Düsen stellt den zweiten Weg 344a für die Abgabe von Kraftstoff an den Zylinder bereit. Ferner liegen die zweiten Ende jeder der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 344 entlang eines zweiten äußeren umlaufenden Wegs des Kraftstoffeinspritzkörpers über dem ersten äußeren umlaufenden Weg.
Der Kraftstoffeinspritzkörper 340 weist ferner eine dritte Reihe von Düsen 346 auf, die vertikal über der zweiten Reihe von Düsen 344 angeordnet und positioniert ist. Die dritte Reihe von Düsen 346 und die zweite Reihe von Düsen 344 können durch einen Abstand voneinander getrennt sein. Mit anderen Worten kann die dritte Reihe von Düsen 346 über der zweiten Reihe von Düsen 344 entlang der Längsachse 315 des Einspritzkörpers angeordnet sein. Die dritte Reihe von Düsen 346 kann Kraftstoff von der Kraftstoffzufuhr 330 zuführen. Jede der Düsen der dritten Reihe von Düsen 346 kann einen dritten Weg 346a bereitstellen, der die dritte Kammer 326 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 mit dem Äußeren (das heißt, mit der Außenseite) des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 koppelt. Insbesondere öffnet sich ein erstes Ende 349 der Düsen der dritten Reihe von Düsen 346 zu einer dritten Kammer 326 des Kraftstoffeinspritzkörpers, und ein zweites Ende 351 von jeder der Düsen der dritten Reihe von Düsen 346 öffnet sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers. Demnach öffnet sich, wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung in dem Brennraum angeordnet ist, das zweite Ende zu dem Brennraum, und die dritte Reihe von Düsen stellt den dritten Weg 346a zur Zuführung von Kraftstoff zu dem Zylinder bereit. Ferner liegen die zweiten Ende jeder der Düsen der dritten Reihe von Düsen 346 entlang eines dritten äußeren umlaufenden Wegs des Kraftstoffeinspritzkörpers über dem zweiten äußeren umlaufenden Weg.
Ähnlich wie der erste Weg und der zweite Weg kann sich der dritte Weg 346a nach unten neigen. Das heißt, dass das erste Ende 349 jeder der Düsen der dritten Reihe von Düsen 346 höher als das zweite Ende 351 angeordnet sein kann. Insbesondere ist das erste Ende 349, das sich zu der dritten Kammer 326 öffnet, höher als das zweite Ende 351 angeordnet, das sich zum Äußeren des Kraftstoffeinspritzkörpers öffnet. Wie vorstehend angegeben, ist das Äußere eine Umgebung (z. B. Brennraum oder Ansaugkrümmer), in der die Kraftstoffeinspritzeinrichtung platziert ist. Es versteht sich, dass die Neigung des dritten Wegs 346a variieren kann (das heißt, die Neigung kann größer oder kleiner sein), ohne vom Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. In einigen Beispielen können das erste Ende 349 und das zweite Ende 351 der Düsen der dritten Reihe von Düsen entlang einer querlaufenden Achse verlaufen, die senkrecht zu der Längsachse 315 der Einspritzeinrichtung eben verläuft.
Ferner kann jede der Düsen der ersten Reihe von Düsen 342 parallel zu jeder der Düsen der zweiten Reihe von Düsen 344 und parallel zu der dritten Reihe von Düsen 346 angeordnet sein. Analog kann die zweite Reihe von Düsen 344 parallel zu der dritten Reihe von Düsen 346 verlaufen. Folglich können die Neigungen des ersten Wegs 342a, des zweiten Wegs 344a und des dritten Wegs 346a parallel zueinander verlaufen.
Ferner können in einigen Beispielen, wenn drei oder mehr Düsen in der ersten Reihe von Düsen 342 vorhanden sind, die Düsen der ersten Reihe von Düsen 342 im Wesentlichen in der gleichen Entfernung voneinander angeordnet sein. Analog können, wenn drei oder mehr Düsen in der zweiten Reihe von vorhanden sind, die Düsen der zweiten Reihe von Düsen 344 im Wesentlichen in der gleichen Entfernung voneinander angeordnet sein. Drei oder mehr Düsen der dritten Reihe von Düsen 346 können in im Wesentlichen gleicher Entfernung voneinander angeordnet sein. Es versteht sich jedoch, dass eine andere Anordnung der Düsen (z. B. Gruppenanordnung) möglich sein kann, ohne vom Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen.
Die Kraftstoffzufuhr 330 umfasst einen ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317, der eine Fluidverbindung zu der ersten Kammer herstellt. Der erste Kraftstoffzufuhrzweig 317 kann sich in die erste Kammer 322 entlang eines unteren Abschnitts der ersten Kammer 322 öffnen, wobei sich der untere Abschnitt nahe einem Boden 338 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 befindet. Ein Fluidkanal 332 kann in der ersten Einspritznadel vorhanden sein, wie in 18 dargestellt. Der Fluidkanal 332 kann sich entlang eines Bodens 333 der ersten Kraftstoffeinspritznadel 316 öffnen.
Analog umfasst die Kraftstoffzufuhr 330 einen zweiten Kraftstoffzufuhrzweig 319, der eine Fluidverbindung zu der zweiten Kammer herstellt 324. Der zweite Kraftstoffzufuhrzweig 319 kann sich in die zweite Kammer 324 entlang eines unteren Abschnitts der zweiten Kammer 324 öffnen. Ein Fluidkanal 334 kann in der zweiten Einspritznadel vorhanden sein, wie in 18 dargestellt. Der Fluidkanal 334 kann sich entlang eines Bodens 335 der zweiten Kraftstoffeinspritznadel 318 öffnen.
Die Kraftstoffzufuhr 330 umfasst einen dritten Kraftstoffzufuhrzweig 321, der eine Fluidverbindung zu der dritten Kammer herstellt 326. Der dritte Kraftstoffzufuhrzweig 321 kann sich in die dritte Kammer 326 entlang eines unteren Abschnitts der dritten Kammer 326 öffnen. Der dritte Kraftstoffzufuhrzweig kann vertikal höher als der zweite Kraftstoffzufuhrzweig 319 sein, und der zweite Kraftstoffzufuhrzweig ist höher als der erste Kraftstoffzufuhrzweig 317. Ein Fluidkanal 336 kann in der dritten Einspritznadel vorhanden sein, wie in 18 dargestellt. Der Fluidkanal 336 kann sich entlang eines Bodens 337 der dritten Kraftstoffeinspritznadel 320 öffnen.
Eine oder mehrere Rückhaltefedern können zwischen dem Einspritzkörper 340 und jeder der Einspritznadeln enthalten sein. Eine erste Gruppe von Rückhaltefedern 310 kann an einen oberen Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel 316 gekoppelt sein. Eine zweite Gruppe von Rückhaltefedern 312 kann an einen oberen Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel 318 gekoppelt sein, und eine dritte Gruppe von Rückhaltefedern 314 kann an einen oberen Abschnitt 308 der dritten Einspritznadel 320 gekoppelt sein. Jede der Rückhaltefedern, die an die entsprechenden Einspritznadeln gekoppelt ist, kann dazu fungiert, die Einspritznadel in Aufwärtsrichtung (z. B. weg von den Düsen hin zu einem oberen Abschnitt des Einspritzkörpers) entlang der Längsachse 315 des Einspritzkörpers 340 vorzuspannen.
Der obere Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel 316 kann vertikal höher als der obere Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel 318 sein, und der obere Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel 318 ist vertikal höher als der obere Abschnitt 308 der dritten Einspritznadel 320. Wenn die Einspritzeinrichtung sich in einer geschlossenen Position 370 befindet (keine Kraftstoffeinspritzung), kann jede der Rückhaltefedern den angekoppelten oberen Abschnitt der entsprechenden Nadeln von dem Einspritzkörper weg vorspannen. In einem Beispiel steht der obere Abschnitt 304, wenn sich die Einspritzeinrichtung in geschlossener Position befindet, möglicherweise nicht in physischem Kontakt mit dem oberen Abschnitt 306, und steht der obere Abschnitt 306 nicht in physischem Kontakt mit dem oberen Abschnitt 308. Wenn die Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit dem Einspritzen von Kraftstoff beginnt, kann die jeweilige Position jedes der oberen Bereiche variieren, da sich die entsprechende Einspritznadel nach unten in Richtung des Bodens 338 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 bewegt, was nachstehend unter Bezugnahme auf 19–25 beschrieben ist.
Ein Betätigungselement 303 kann an den oberen Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel 316 gekoppelt sein. Das Betätigungselement 303 kann dazu verwendet werden, die erste Einspritznadel 316 zu bewegen, um die Kraftstoffeinspritzung zu regulieren. Insbesondere kann das Betätigungselement 303 die erste Einspritznadel 316 entlang der Längsachse 315 in einer Abwärtsrichtung (z. B. in Richtung der Düsen) entgegen der Kraft der ersten Gruppe von Federn bewegen 310. Das Betätigungselement 303 kann ein elektrisches Signal von einer Steuerung wie etwa der Steuerung 12 in 1 empfangen. Das elektrische Signal für das Betätigungselement kann auf dem Kraftstoffeinspritzmodus (einzelne, doppelte oder mehrfach Kraftstoffeinspritzung beispielsweise); einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge, einer Kraftstoffeinspritzzeit, Kraftstoffverteilerdruck usw. basieren. Als Reaktion auf das elektrische Signal kann das Betätigungselement die erste Einspritznadel 316 bewegen, um die Kraftstoffeinspritzung zu regulieren.
Eine Öffnung 360 ist am Boden 338 des Kraftstoffeinspritzkörpers 340 bereitgestellt, um Luftdruck aus der ersten Kammer 322 abzulassen, wenn sich die erste Einspritznadel 316 durch die Kraft des Betätigungselements 303 auf und ab bewegt. Ferner kann jede der Kammern einen oder mehrere Stopper (nicht dargestellt) umfassen, um das Auftreffen der entsprechenden Kraftstoffeinspritznadeln auf eine untere Innenfläche der Kammern zu stoppen, wenn elektrische Kraft auf die Einspritznadel angelegt wird.
Die 19–23 stellen die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 in verschiedenen Positionen während der Kraftstoffeinspritzung dar. Es versteht sich, dass einige Merkmale der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 zur Vereinfachung aus 19–23 entfernt wurden und dass die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300, die in 19–23 dargestellt ist, die gleiche Kraftstoffeinspritzeinrichtung ist, die in 18 dargestellt ist.
19 stellt die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 in einer ersten geöffneten Position 371 dar. In der ersten geöffneten Position 371 kann die erste Kraftstoffeinspritznadel 316 durch Aktivierung des Betätigungselements 303 eingestellt werden. Insbesondere kann das Betätigungselement 303 aktiviert werden, um eine erste Menge Kraft bereitzustellen. Als Reaktion auf die Aktivierung drängt das Betätigungselement die erste Einspritznadel 316 entgegen der Kraft der ersten Gruppe von Federn 310 in Richtung des Bodens 338 des Einspritzkörpers 340 nach unten. Diese erste Menge Kraft schiebt die erste Einspritznadel nach unten, um den ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317 der Kraftstoffzufuhrleitung 330 mit dem Fluidkanal 332 zu koppeln. Mit anderen Worten bewegt die erste Menge Kraft als Reaktion auf eine Aktivierung des Betätigungselements die erste Einspritznadel 316 über eine erste Entfernung in eine Abwärtsrichtung entlang der Längsachse 315, was eine Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 332 und dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317 zur Folge hat. Die Fluidverbindung des Fluidkanals 332 und des ersten Kraftstoffzufuhrzweigs 317 führt dazu, dass Hochdruckkraftstoff in die erste Kammer 322 gelangt, und Kraftstoff wird aus der ersten Kammer 322 über die erste Gruppe von Einspritzdüsen 342 außerhalb des Einspritzkörpers abgegeben, zum Beispiel in einen Brennraum.
Während der ersten offenen Position 371 ist kein Kraftstoff in der zweiten Kammer 324 oder der dritten Kammer 326 vorhanden, und es existiert keine Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 334 und dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig 319 oder zwischen dem Fluidkanal 336 und dem dritten Kraftstoffzweig 321. Somit wird über die zweite Reihe von Düsen oder die dritte Reihe von Düsen, die mit der zweiten Kammer 324 bzw. der dritten Kammer 326 in Fluidverbindung steht, kein Kraftstoff eingespritzt.
Das Betätigungselement 303 kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung über einen bestimmten Zeitraum hinweg in der ersten Position 371 belassen, um basierend auf den Motorbetriebsbedingungen ein Kraftstoffvolumen abzugeben, wobei das Betätigungselement 303 danach die Kraft, die dazu angelegt wird, die erste Einspritznadel entgegen der Kraft der ersten Gruppe von Federn 310 weiter nach unten in Richtung des Bodens des Kraftstoffeinspritzkörpers in eine zweite offene Positionen 372 zu bewegen, erhöhen kann, wie in 20 dargestellt. In der zweiten offenen Position 372 kommt in einem Beispiel der obere Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel 316 bei der Abwärtsbewegung unter Umständen nicht in Kontakt mit dem oberen Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel 318.
Wenn sich die erste Einspritznadel 316 entlang der ersten Kammer 322 nach unten bewegt, wird weiterhin Kraftstoff aus der ersten Kammer durch die erste Gruppe von Düsen 342 eingespritzt, während der Fluidkanal 332 die vollständig Fluidverbindung zu dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317 in eine teilweise Verbindung bewegt, während nach wie vor Hochdruckkraftstoff an die erste Kammer geleitet wird. Die zweite Einspritznadel 318 und die dritte Einspritznadel 320 bewegen sich während der zweiten offenen Position 372 nicht nach unten, da es keinen physischen Kontakt zwischen dem oberen Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel und dem zweiten Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel gibt. Darüber hinaus gibt es keinen physischen Kontakt zwischen dem oberen Abschnitt 308 der dritten Einspritznadel und dem oberen Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel. Demnach bewegen sich die zweite Einspritznadel und die dritte Einspritznadel nicht nach unten in Richtung des Brennraums.
Es existiert keine Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 334 und dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig 319 oder zwischen dem Fluidkanal 336 und dem dritten Kraftstoffzweig 331. Somit fließt kein Kraftstoff in die zweite Kammer 324 oder die dritte Kammer 326 und es wird über die zweite Reihe von Düsen oder die dritte Reihe von Düsen, die mit der zweiten Kammer 324 bzw. der dritten Kammer 326 in Fluidverbindung steht, kein Kraftstoff eingespritzt.
Eine dritte offene Position 373 der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 ist in 21 dargestellt. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus der zweiten Position 371 (in 20 dargestellt) in die dritte Position 373 (in 21 dargestellt) bewegt, bewegt das Betätigungselement 303 den oberen Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel 316 nach unten. Folglich bewegt sich der obere Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel 318, der sich eine Fläche mit dem oberen Abschnitt 304 teilt, ebenfalls in Abwärtsrichtung.
Die Abwärtsbewegung der ersten Einspritznadel 316 und der zweite Einspritznadel 318 führt zu einer Abkopplung des Fluidkanals 332 und des ersten Kraftstoffzufuhrzweigs 317, und gleichzeitig tritt der zweite Fluidkanal 334 in Fluidverbindung mit dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig 319.
Wenngleich die Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 332 und dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317 getrennt ist, wird weiterhin Kraftstoff über die erste Gruppe von Düsen 342 eingespritzt, da noch Kraftstoff in der ersten Kammer 322 vorhanden ist. Der Druck in der ersten Kammer 322 während der dritten Position 373 ist höher als der Druck in der ersten Kammer in der ersten Position 371 und der zweiten offenen Position 372.
Hochdruckkraftstoff ist aufgrund der Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluidkanal 334 und dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig 319 auch in der zweiten Kammer 324 vorhanden. Kraftstoff aus der zweiten Kammer 324 wird über die zweite Gruppe von Düsen 344 eingespritzt. Es ist während der dritten offenen Position 373 kein Kraftstoff in der dritten Kammer 326 vorhanden, da keine Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 336 und dem dritten Kraftstoffzweig 321 existiert. Somit wird kein Kraftstoff über die dritte Gruppe von Düsen eingespritzt, die in Fluidverbindung mit der dritten Kammer 326 stehen.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 bewegt sich aus der dritten offenen Position 373 in 21 in eine vierte offene Position 374, wie in 22 dargestellt. Wenn sich die Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus der dritten offenen Position 371 (in 21 dargestellt) in die vierte offene Positionen 374 bewegt, bewegt das Betätigungselement 303 den oberen Abschnitt 304 der ersten Einspritznadel 316 nach unten. Folglich bewegt sich der obere Abschnitt 306 der zweiten Einspritznadel 318, der sich eine Fläche mit dem oberen Abschnitt 304 teilt, ebenfalls in Abwärtsrichtung und kommt in Kontakt mit dem oberen Abschnitt 308 der dritten Einspritznadel 320. Der obere Abschnitt 308 und die angekoppelte dritte Einspritznadel bewegen sich ebenfalls nach unten, wobei sich die dritte Einspritznadel in der dritten Kammer 326 nach unten bewegt.
Die Abwärtsbewegung der ersten Einspritznadel 316 zusammen mit der zweite Einspritznadel 318 führt zu einer Abkopplung des zweiten Kanals 334 und des zweiten Kraftstoffzufuhrzweigs 319, wodurch die Kraftstoffabgabe an die zweite Kammer ausgesetzt wird. Es ist nach der Kraftstoffabgabe und der Kraftstoffeinspritzung während der dritten Position jedoch restliches Kraftstoffvolumen in der zweiten Kammer vorhanden. Wenn sich die zweite Einspritznadel nach unten bewegt, nimmt das Volumen der zweiten Kammer 324 ab. Darüber hinaus bleibt der Fluidkanal 332 weiterhin von dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317 getrennt, während sich die erste Einspritznadel nach unten bewegt, wodurch das Volumen in der ersten Kammer 322 weiter reduziert wird. Die Abwärtsbewegung der dritten Einspritznadel zusammen mit der dritten Kammer 326 bringt den Fluidkanal 336 in Fluidverbindung mit dem dritten Kraftstoffzweig 321.
Wenngleich die Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 332 und dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig 317 getrennt ist, wird weiterhin Kraftstoff über die erste Gruppe von Düsen 342 eingespritzt, da noch Kraftstoff in der ersten Kammer 322 vorhanden ist (während der ersten und der zweiten Position abgegeben). Das Volumen der ersten Kammer 322, die während der vierten offenen Position 374 Kraftstoff enthält, ist geringer als das Volumen in der ersten Kammer, die in jeder von der dritten, der zweiten und der ersten Positionen, die vorstehend beschrieben sind, Kraftstoff enthält. Der Druck in der ersten Kammer 322 während der vierten offenen Position 374 ist höher als der Druck in der ersten Kammer in jeder von der dritten, der zweiten und der ersten Positionen, die vorstehend beschrieben sind.
Kraftstoff ist auch in der zweiten Kammer 324 vorhanden, wenngleich keine Fluidverbindung zwischen dem des ersten Kanal 334 und dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig 319 in der vierten Position existiert. Der Kraftstoff aus der zweiten Kammer 324 wird über die zweite Gruppe von Düsen 344 eingespritzt. Der Druck in der zweiten Kammer 324 während der vierten Position 374 ist höher als der Druck in der zweiten Kammer 324 in jeder von der dritten, der zweiten und der ersten Positionen, die vorstehend beschrieben sind.
Aufgrund der Fluidverbindung zwischen dem Fluidkanal 336 und dem dritten Kraftstoffzufuhrzweig 321 kann während der vierten Position 374 Kraftstoff in der dritten Kammer 326 vorhanden sein. Der Kraftstoff wird über die dritte Gruppe von Düsen 346 eingespritzt. Somit wird in der vierten Position über jede von der ersten, der zweiten und der dritten Gruppe von Düsen Kraftstoff eingespritzt.
Das Betätigungselement 303 kann deaktiviert werden (zum Beispiel durch Stoppen des Stroms). Die Deaktivierung des Betätigungselements 303 kann bewirken, dass jede der Rückhaltefedern vom Einspritzkörper 340 weg nach oben vorgespannt wird. Die Aufwärtsbewegung jeder der Rückhaltefedern bewegt den angekoppelten oberen Abschnitt jeder der Einspritznadeln von dem Einspritzkörper weg nach oben, wodurch die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 in die geschlossene Position in 18 zurückgeführt wird, wodurch die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Die Aufwärtsbewegung jeder der Einspritznadeln nach oben trennt die Fluidverbindung jedes der Fluidkanäle von den jeweiligen Kraftstoffkanalzweigen. Während der Aufwärtsbewegung der Einspritznadeln kann die Fluidverbindung für den Fluidkanal 332 und die Fluidkanäle 334 von den entsprechenden Kraftstoffkanalzweigen erneut hergestellt und wieder getrennt werden.
In einem Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der ersten Position deaktiviert werden, während in einem anderen Beispiel die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der zweiten Position deaktiviert werden kann. In anderen Beispielen kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach der dritten Position deaktiviert werden. Der Zeitraum, über den der Strom auf einem konstanten Niveau während jeder der offenen Position der Kraftstoffeinspritzeinrichtung beibehalten werden kann, kann das Volumen des über jedes der Düsenlöcher eingespritzten Kraftstoffs bestimmen, was wiederum von den Motorbetriebsbedingungen abhängt. In einem Beispiel ist, wenn die Motordrehzahl niedrig ist, weniger Kraftstoffvolumen erforderlich, um den Motorbetrieb aufrechtzuerhalten. Im Gegensatz dazu kann bei Betrieb mit hoher Motordrehzahl mehr Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eingespritzt werden.
In Bezug auf 23 ist ein Ablaufdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren 400 zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzbaugruppe wie etwa die Kraftstoffeinspritzbaugruppe 300 in 18–22 veranschaulicht, dargestellt. Zumindest Teile des Verfahrens 400 können als ausführbare Steuerungsanweisungen, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, umgesetzt werden. Darüber hinaus kann es sich bei Teilen der Verfahrens 400 um Handlungen handeln, die in der physischen Welt ausgeführt werden, um einen Betriebszustand eines Betätigungselements oder einer Vorrichtung wie des Betätigungselement 303 der Kraftstoffeinspritzbaugruppe umzuwandeln. Die Anweisungen zum Durchführen des Verfahrens 400 können durch eine Steuerung (z. B. die Steuerung 12) ausgeführt werden, und zwar auf Grundlage von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und in Verbindung mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems erhalten werden, wie etwa den oben in Bezug auf 1 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann gemäß dem nachstehend beschriebenen Verfahren Motorbetätigungselemente des Motors verwenden, zum Beispiel das Betätigungselement 303 in 18–22, um den Motorbetrieb einzustellen.
Das Verfahren 400 beginnt mit 402. Bei 402 beinhaltet das Verfahren 400 das Bestimmen und/oder Schätzen von Motorbetriebsparametern. Die Motorbetriebsparameter können unter anderem den Motorzustand (z. B. an oder aus), die Motordrehzahl, den Motordrehmomentbedarf, das angegebene Motordrehmoment, die Motorposition und die Motortemperatur umfassen. Nach dem Bestimmen der Motorbetriebsparameter geht das Verfahren 400 zu 404 über.
Bei 404 umfasst das Verfahren 400 das Bestimmen, ob einen Aufforderung, Kraftstoff einzuspritzen, empfangen wird. Der Kraftstoff kann in den Motor eingespritzt werden, wenn sich der Motor dreht und wenn der Motorbetrieb von dem Fahrer oder von einer Steuerung gewünscht ist. Zum Beispiel kann Kraftstoff als Reaktion auf eine Motorlast über einem Schwellenwert und/oder als Reaktion darauf, dass die Zündfolge und die Motorposition darauf hinweisen, dass die Einspritzeinrichtung Kraftstoff einspritzen muss, um die Verbrennung im Zylinder auszulösen, eingespritzt werden. Falls die Aufforderung, Kraftstoff einzuspritzen, JA lautet, geht das Verfahren 400 zu 406 über.
Bei 406 umfasst das Verfahren 400 basierend auf den Motorbetriebsbedingungen das Bestimmen, ob der Kraftstoffeinspritzmodus für das aktuelle Kraftstoffeinspritzereignis über eine oder mehrere Reihen von Düsen erfolgt. Das heißt die Steuerung kann bestätigen, ob eine Kraftstoffeinspritzung, um den Motor anzutreiben, nur über die erste Reihe von Düsen oder über die erste und die zweite Reihe von Düsen oder über die erste, die zweite und die dritte Reihe von Düsen erfolgt. Zum Beispiel kann eine Kraftstoffeinspritzung allein über die erste Reihe von Düsen während einer oder mehrere Motorbetriebsbedingungen einschließlich Motorleerlaufregelung zur Regelung der Abgaskatalysatortemperatur über einem Schwellenwert, Motortemperatur über einem Schwellenwert und während Motorwarmstartbedingungen ausgeführt werden. Dementsprechend geht das Verfahren 400 basierend auf den Motorbetriebsbedingungen, wenn eine Kraftstoffeinspritzung über die erste Gruppe von Düsen gewünscht ist, zu 408 über. Bei 408 umfasst das Verfahren 400 das Anpassen eines elektrischen Signals an ein Betätigungselement wie etwa das Betätigungselement 303 der Kraftstoffeinspritzbaugruppe 300, das in 19–20 dargestellt ist, um eine Kraftstoffeinspritzung über die erste Reihe von Düsen durchzuführen. Anschließend kehrt das Verfahren 400 zurück.
Die Kraftstoffeinspritzung kann über die erste und über die zweite Reihe von Düsen erfolgen, zum Beispiel wenn ein Drehmomentbedarf über einem Schwellenwert (z. B. mehr Kraftstoff als das Kraftstoffvolumen, das während des geringeren Drehmomentbedarfs erwünscht ist) in den Brennraum eingespritzt werden muss. Darüber hinaus kann Kraftstoff über die erste und die zweite Reihe von Düsen unter Kaltstartbedingungen abgegeben werden, wobei die zusätzlich erzeugte Abgasenergie teilweise dazu verwendet werden kann, eine Temperatur einer Emissionssteuervorrichtung auf eine Temperaturschwelle zu bringen, wodurch das Anspringen des Katalysators verbessert wird, und außerdem dazu, die Temperatur der Emissionssteuervorrichtung über einem Schwellenwert zu halten. Kraftstoffeinspritzungen von jeder von der ersten Reihe und der zweiten Reihe von Düsen kann auch unter Bedingungen von Autobahnfahrten durchgeführt werden, um das Auftreffen des Kraftstoffnebels auf den Wänden zu reduzieren und um HC-Emissionen zu reduzieren. Dementsprechend geht das Verfahren 400 basierend auf den Motorbetriebsbedingungen, wenn eine Kraftstoffeinspritzung sowohl über die erste Reihe als auch über die zweite Reihe gewünscht ist, zu 410 über. Bei 410 umfasst das Verfahren 400 das Anpassen des elektrischen Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement, um Kraftstoffeinspritzungen über die erste Reihe und die zweite Reihe von Düsen während eines einzigen Verbrennungszyklus durchzuführen, wie in 21 dargestellt. Anschließend kehrt das Verfahren 400 zurück.
Während einiger Motorbetriebsbedingungen ist es zur Abgabe des gewünschten Drehmoments, zur Regenerierung oder zur Erhöhung der Temperatur einer oder mehrerer Abgasnachbehandlungsvorrichtungen (z. B. Partikelfilter, Dreiwegekatalysator) unter Umständen wünschenswert, Kraftstoff über jede von der ersten Reihe, der zweiten Reihe und der dritten Reihe von Düsen einzuspritzen. Kraftstoffeinspritzungen von jeder der drei Reihen von Düsen können durchgeführt werden, um eine geringe Menge an Kraftstoff während des Arbeitstakts in das Abgassystem abzugeben, um die Abgastemperatur zur Verringerung der Zeit bis zum Anspringen des Katalysators und zur Dieselpartikelfilterregenerierung zu erhöhen. Unter Höchstleistungs- und -lastbedingungen kann eine Kraftstoffeinspritzung aus jeder der drei Reihen von Düsen durchgeführt werden (eine Einspritzung während des Ansaugtakts und zwei Einspritzungen während des Verdichtungstakts), um Ruß und NOx-Emissionen zu reduzieren. Dementsprechend geht das Verfahren 400, wenn Kraftstoffeinspritzungen über jede von der ersten, der zweiten und der dritten Reihe von Düsen während eines einzigen Verbrennungsereignisses gewünscht sind, zu 412 über. Bei 412 umfasst das Verfahren 400 das Anpassen des elektrischen Signals an das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement, um Kraftstoffeinspritzungen über alle drei Reihen von Düsen während eines einzigen Verbrennungszyklus durchzuführen (in 22 dargestellt). Einzelheiten zur Durchführung von drei Kraftstoffeinspritzungen während eines einzigen Verbrennungsereignisses werden in Bezug auf 24 näher erläutert. Anschließend kehrt das Verfahren 400 zurück.
Nach der Rückkehr zu 404 wird, wenn bestimmt wird, dass keine Anweisung, Kraftstoff einzuspritzen, empfangen wurde, kein Signal an das Betätigungselement gesendet, wie bei 414 angegeben. Bei 416 wird die Einspritzeinrichtung von den Rückhaltefedern wie etwa den Rückhaltefedern 310, 312 und 314 in 18 gehalten oder nach oben bewegt, sodass die Einspritznadel in geschlossener Position gehalten wird, was zu geschlossenen Kraftstoffdurchlässen und dazu führt, dass keine Kraftstoffeinspritzung vorgenommen wird. Anschließend kehrt das Verfahren 400 zurück.
24 stellt ein beispielhaftes Verfahren 420 zum Betreiben einer Kraftstoffeinspritzung wie zum Beispiel der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 300 aus 18–22 in Verbindung mit dem Verfahren 400 dar, das in 23 dargestellt ist. Insbesondere stellt das Verfahren eine Steuerung eines Kraftstoffeinspritzbetätigungselements wie des Betätigungselements 303, das in 18 dargestellt ist, zur Abgabe von Kraftstoffeinspritzungen über eine erste, zweite und/oder dritte Reihe von Düsen dar. Die Kraftstoffeinspritzbaugruppe kann je nach Anordnung der Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in einem Motorzylinder oder einem Ansaugkrümmer zur Kraftstoffdirekteinspritzung oder zur Saugkanalkraftstoffeinspritzung verwendet werden.
Das Verfahren 420 beginnt bei 424 durch das Aktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements, um die Kraftstoffeinspritznadel zu bewegen, um eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Fluiddurchlass der ersten Einspritznadel und einem ersten Kraftstoffzweig herzustellen. Hochdruckkraftstoff wird über den ersten Kraftstoffzweig, der sich in Fluidverbindung mit dem ersten Fluiddurchlass befindet, an die erste Kammer abgegeben. Das Aktivieren der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann ein elektrisches Signal wie einen Strom umfassen, der einem Betätigungselement bereitgestellt wird, das an die erste Einspritznadel gekoppelt ist. Zum Beispiel kann eine Steuerung einen gewünschten Strom für das Betätigungselement bestimmen, um die erste Einspritznadel nach unten zu bewegen, um den ersten Fluiddurchlass mit dem zweiten Kraftstoffzweig zu koppeln, wie in 19–20 dargestellt. Die Steuerung kann dem Kraftstoffeinspritzbetätigungselement anschließend den gewünschten Strom zuführen. Wenn die von dem Betätigungselement bereitgestellte Kraft größer als die von den Rückstellfedern bereitgestellte Kraft ist und in der entgegengesetzten Richtung wie die Kraft der Rückstellfedern wirkt, schiebt das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement als Reaktion auf das von der Steuerung bereitgestellte Signal die Kraftstoffeinspritznadel in eine Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzbaugruppe. Bei dem gewünschten Strom kann es sich um einen variablen Strom handeln, um eine gewünschte Kraft für eine vorgesehene Bewegungsentfernung der Einspritznadel bereitzustellen. Die Fluidverbindung des ersten Fluidkanals und des ersten Kraftstoffzweigs kann teilweise oder vollständig vorhanden sein, wodurch Kraftstoff der ersten Kraftstoffkammer zugeführt wird.
Das Verfahren 420 geht zu 425 über, wodurch die Stromzufuhr für das Betätigungselement gehalten wird, die Fluidverbindung des ersten Fluiddurchlasses und des ersten Kraftstoffzweigs beibehalten wird, die Abgabe von Hochdruckkraftstoff an die erste Kammer fortgesetzt wird. Kraftstoff aus der ersten Kammer wird über die erste Reihe von Düsen eingespritzt, wie in 19–20 dargestellt. In diesem Beispiel kann davon ausgegangen werden, dass sich die Kraftstoffeinspritzbaugruppe vor der Aktivierung in geschlossenem Zustand befindet, wobei dem Betätigungselement kein Signal zugeführt wird und der erste Durchlass der ersten Kraftstoffeinspritznadel von dem ersten Kraftstoffzweig abgekoppelt ist. Somit ist kein Kraftstoff in der Kammer vorhanden und es wird kein Kraftstoff eingespritzt, wie in 18 dargestellt.
Bei 426 umfasst das Verfahren 420 das Erhöhen der Stromzufuhr für das Betätigungselement, das Bewegen der ersten Einspritznadel zusammen mit der zweiten Einspritznadel nach unten in Richtung der Einspritzdüsen. Die Abwärtsbewegung der ersten Einspritzeinrichtung und der zweiten Einspritzeinrichtung führt zu einer Abkopplung des ersten Fluiddurchlasses von dem ersten Kraftstoffzweig, wodurch die Zufuhr von Hochdruckkraftstoff zu der ersten Kammer beendet wird. Die Abwärtsbewegung der ersten Kraftstoffeinspritznadel entlang der ersten Kammer erhöht den Druck in der ersten Kammer mit dem restlichen Kraftstoff (das heißt Kraftstoff, der nach dem Einspritzen über die erste Reihe von Düsen bei 425 in der ersten Kammer gelassen wurde). Darüber hinaus führt die Abwärtsbewegung der ersten und der zweiten Einspritznadel zu einer Fluidverbindung des ersten Fluiddurchlasses der zweiten Einspritznadel mit dem zweiten Kraftstoffzweig. Die Kopplung des zweiten Fluiddurchlasses mit dem zweiten Kraftstoffzweig führt zur Zufuhr von Hochdruckkraftstoff zu der zweiten Kammer, die mit der zweiten Reihe von Düsen gekoppelt ist.
Das Verfahren 420 geht zu 427 über, wobei die Stromzufuhr für das Betätigungselement beibehalten wird, um die Kopplung des zweiten Fluiddurchlasses und des zweiten Kraftstoffzweigs beizubehalten, wodurch die Abgabe von Hochdruckkraftstoff an die zweite Kammer fortgesetzt wird. Kraftstoff aus der zweiten Kammer kann über die zweite Reihe von Düsen in den Brennraum eingespritzt werden. Darüber hinaus wird Kraftstoff weiterhin aus der ersten Kammer über die erste Reihe von Düsen eingespritzt.
Das Verfahren 420 geht zu 428 über, wodurch der Strom für das Betätigungselement, das die erste Einspritznadel zusammen mit der zweiten und der dritten Einspritznadel entlang der entsprechenden Kammern bewegt, weiter erhöht wird. Die Steuerung kann den Strom für das Kraftstoffeinspritzbetätigungselement, das die erste Kraftstoffeinspritznadel weiter nach unten bewegt, erhöhen, wobei sich der obere Abschnitt der ersten Einspritznadel eine Fläche mit dem oberen Abschnitt der zweiten Einspritznadeln teilt. Der obere Abschnitt der zweiten Einspritznadel kann sich eine Fläche mit dem oberen Abschnitt der dritten Einspritznadel teilen. Somit bewegt eine Abwärtsbewegung der ersten Einspritznadel auch die zweite und die dritte Einspritznadel nach unten. Die Abwärtsbewegung der Einspritznadeln koppelt den zweiten Fluiddurchlass von dem zweiten Kraftstoffzweig ab, wodurch die Abgabe von Hochdruckkraftstoff an die zweite Kammer beendet wird. Die Abwärtsbewegung der ersten Kraftstoffeinspritznadel entlang der ersten Kammer erhöht den Druck in der ersten Kammer mit dem restlichen Kraftstoff (das heißt Kraftstoff, der nach dem Einspritzen über die erste Reihe von Düsen bei 427 in der ersten Kammer gelassen wurde). Die Abwärtsbewegung der zweiten Kraftstoffeinspritznadel entlang der zweiten Kammer erhöht den Druck in der zweiten Kammer mit dem restlichen Kraftstoff (das heißt Kraftstoff, der nach dem Einspritzen über die zweite Reihe von Düsen bei 427 in der zweiten Kammer gelassen wurde). Darüber hinaus wird der dritte Fluiddurchlass mit dem dritten Kraftstoffzweig gekoppelt, wodurch Hochdruckkraftstoff an die dritte Kammer abgegeben wird.
Das Verfahren 420 geht zu 429 über, wobei die Stromzufuhr für das Betätigungselement beibehalten wird, um die Kopplung des dritten Fluiddurchlasses und des dritten Kraftstoffzweigs beizubehalten, wodurch die Abgabe von Hochdruckkraftstoff an die dritte Kammer fortgesetzt wird. Kraftstoff aus der dritten Kammer kann über die dritte Reihe von Düsen in den Brennraum eingespritzt werden. Darüber hinaus wird Kraftstoff weiterhin aus der zweiten Kammer über die zweite Reihe von Düsen und aus der ersten Kammer über die erste Reihe von Düsen eingespritzt.
Das Verfahren 420 geht anschließend zu 431 über, wo das Betätigungselement deaktiviert wird, indem die Stromzufuhr für die Einspritzeinrichtung beendet wird. Das Deaktivieren des Kraftstoffeinspritzbetätigungselements umfasst das Stoppen des Bereitstellens des Signals für das Betätigungselement. Bei Nichtvorhandensein eines elektrischen Signals für das elektrische Betätigungselement schiebt die Vielzahl von Rückstellfedern, die an den Einspritzkörper und an jede der Einspritznadeln gekoppelt sind, die erste, die zweite und die dritte Einspritznadel entlang der Längsachse von den Düsen weg nach oben. In einem Beispiel kann das Betätigungselement nach der Kraftstoffeinspritzung bei 425 oder nach der Kraftstoffeinspritzung bei 427 deaktiviert werden, womit die Kraftstoffeinspritzung endet. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzbaugruppe dazu verwendet werden, basierend auf den Motorbetriebsparametern Kraftstoffeinspritzungen über die erste Reihe, die zweite Reihe und/oder die dritte Reihe von Düsen abzugeben.
25 stellt einen Ablauf 450 für Kraftstoffeinspritzungen über drei Reihen von Einspritzdüsen dar, wobei sich jede Reihe der Einspritzdüsen entlang einer anderen vertikalen Ebene des Einspritzkörpers befindet. Der Ablauf in 25 lässt sich während des Betriebs durch das System aus 1 und 18 durch Anwendung des Verfahrens aus 23 und 24 beobachten.
Ein erstes Diagramm mit einer graphischen Darstellung 452 stellt eine Fluidverbindung jedes Fluidkanals der drei Einspritznadeln mit entsprechendem Kraftstoffzweigkanal dar, zum Beispiel eine Fluidverbindung jedes Fluidkanals 332, 334 und 336 mit dem Kraftstoffzufuhrzweig 317, 319 bzw. 321, wie in 19–22 dargestellt. Die graphische Darstellung 452 zeigt eine Änderung der Fluidverbindung des Fluidkanals an, wenn sich die Einspritznadel(n) in Abwärtsrichtung entlang einer Längsachse der Kraftstoffeinspritzeinrichtung in Richtung des Pfeils der Y-Achse bewegt/bewegen.
Das zweite Diagramm mit einer graphischen Darstellung 454 stellt den Strom, der dem Betätigungselement zugeführt wird, gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 454 stellt den Strom im Laufe der Zeit dar und der Strom nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu.
Das dritte Diagramm mit einer graphischen Darstellung 456 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit gegen die Zeit dar. Die graphische Darstellung 456 stellt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit im Laufe der Zeit dar und die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Alle graphischen Darstellungen stellen eine Zeit dar, die in Richtung des Pfeils der X-Achse zunimmt.
Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Kraftstoffeinspritzung in einem deaktivierten oder einem Ruhezustand. Im deaktivierten Zustand werden die Kraftstoffeinspritznadeln durch die Kraft der Rückhaltefedern in geschlossener Position gehalten. Dem Betätigungselement wird kein Strom zugeführt (graphische Darstellung 454). In geschlossener Position ist keiner der Fluidkanäle an die entsprechenden Kraftstoffzweigleitungen gekoppelt (graphische Darstellung 452). Somit wird der Kraftstoff nicht einer der drei Kraftstoffkammern zugeführt und somit wird kein Kraftstoff über eine der Düsen zwischen t0–t1 eingespritzt und es findet keine Kraftstoffabgabe statt (graphische Darstellung 456). Die geschlossene Position der Kraftstoffeinspritzbaugruppe ist in 18 dargestellt.
Zwischen t0 und t1 wird ein elektrisches Signal (das heißt Strom) dem Betätigungselement zugeführt (Darstellung 454). Infolgedessen bewegt sich die erste Kraftstoffeinspritznadel entlang einer Längsachse der Einspritzeinrichtung in Abwärtsrichtung. Wenn der Strom zunimmt, bewegt sich die erste Einspritzeinrichtung aus der Ruheposition weiter nach unten in Richtung des ersten Kraftstoffzweigs, wie in dem graphische Darstellung 452 dargestellt. Bei t1 ist der Fluiddurchlass der ersten Einspritznadel teilweise an die erste Kraftstoffzweigleitung (graphische Darstellung 452) gekoppelt, und infolgedessen beginnt der Kraftstoff, in die erste Kammer zu gelangen, und die Kraftstoffeinspritzung beginnt über die erste Reihe von Düsen (graphische Darstellung 456). Im Fall einer Kraftstoffdirekteinspritzung wird Kraftstoff in den Motorzylinder eingespritzt und im Fall von Saugkanalkraftstoffeinspritzung wird Kraftstoff in den Ansaugkrümmer eingespritzt.
Zwischen t1 und t2, wenn der Strom für das Betätigungselement erhöht wird (graphische Darstellung 454), wird die erste Einspritznadel weiter nach unten geschoben und bei t2 ist der Fluiddurchlass der ersten Einspritznadel vollständig mit der ersten Kraftstoffzweigleitung gekoppelt. Dementsprechend nimmt die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit zu (graphische Darstellung 456).
Zwischen t2 und t3 wird dem Betätigungselement ein konstanter Haltestrom (graphische Darstellung 454) zugeführt. Infolgedessen bleibt der Fluiddurchlass der ersten Einspritznadel vollständig an die erste Kraftstoffzweigleitung (graphische Darstellung 452) gekoppelt, und der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit über die erste Reihe von Düsen abgegeben (graphische Darstellung 456).
Bei t3 wird die Stromzufuhr an das Betätigungselement weiter erhöht (graphische Darstellung 454). Infolgedessen bewegt sich die erste Kraftstoffeinspritznadel mit dem Fluiddurchlass weiter in Abwärtsrichtung, weg von dem ersten Kraftstoffzweig, was zu einer teilweisen Kopplung des Fluiddurchlasses der ersten Kraftstoffeinspritzeinrichtung mit der ersten Kraftstoffzweigleitung (graphische Darstellung 452) zwischen t3 und t4 führt. Der Kraftstoff wird mit einer konstanten Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit weiterhin über die erste Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 456).
Bei t4 ist die Fluidverbindung des Fluiddurchlasses der ersten Einspritzeinrichtung mit der ersten Kraftstoffzweigleitung aufgehoben (graphische Darstellung 452). Kraftstoff, der in der ersten Kammer vorhanden ist, wird zwischen t4–t5 jedoch weiterhin über die erste Reihe von Düsen mit einer konstanten Geschwindigkeit abgegeben (graphische Darstellung 456). Der Strom der Kraftstoffeinspritzeinrichtung nimmt zwischen t4–t5 (graphische Darstellung 454) zu und die Abwärtsbewegung der ersten und der zweiten Einspritzeinrichtung ermöglicht, dass bei t5 der erste Fluidkanal der zweiten Kraftstoffeinspritznadel teilweise mit der zweiten Kraftstoffzweigleitung gekoppelt wird (graphische Darstellung 452). Wenn ein Abschnitt des Fluiddurchlasses der zweiten Kraftstoffeinspritznadel in Kontakt mit einem Abschnitt der zweiten Kraftstoffzweigleitung kommt, wird Kraftstoff an die zweite Kammer abgegeben und über die zweite Reihe von Düsen eingespritzt sowie weiterhin aus der ersten Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 456). Wenn der Strom zunimmt, wird bei t6 eine vollständige Fluidverbindung des Fluiddurchlasses der zweiten Kraftstoffeinspritznadel mit der zweiten Kraftstoffzweigleitung gekoppelt.
Der Strom wird während des Zeitraums von t6 bis t7 (graphische Darstellung 454) konstant gehalten und es wird Kraftstoff über die zweite Reihe von Düsen und über die erste Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 456). Der Strom wird zwischen t7 und t8 weiter erhöht, wodurch die erste und die zweite Kraftstoffeinspritznadel weiter nach unten bewegt werden, wodurch eine teilweise Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchlass der zweiten Kraftstoffeinspritznadel und der zweiten Kraftstoffzweigleitung hergestellt wird. Kraftstoff wird über die erste und die zweite Reihe von Düsen zwischen t7 und t8 weiterhin eingespritzt. Bei t8 nimmt der Strom weiter zu (graphische Darstellung 454), wodurch die erste, die zweite und die dritte Einspritznadel weiter nach unten bewegt werden, wodurch die Fluidverbindung zwischen dem Fluiddurchlass der zweiten Einspritznadel von der zweiten Kraftstoffzweigleitung getrennt wird, während Kraftstoff weiterhin über die erste und die zweite Reihe bei einer konstanten Geschwindigkeit zwischen t8–t9 eingespritzt wird (graphische Darstellung 456).
Zwischen t9 und t10 ist der Fluiddurchlass der dritten Einspritznadel aufgrund des zunehmenden Stroms (graphische Darstellung 454) teilweise an die dritte Kraftstoffzweigleitung gekoppelt (graphische Darstellung 452). Durch die teilweise Kopplung des Fluiddurchlasses der dritten Einspritznadel an die dritte Kraftstoffzweigleitung wird Kraftstoff von der dritten Kraftstoffkammer zugeführt und Kraftstoff wird über die dritte Reihe und über die zweite und die erste Reihe von Düsen eingespritzt, wodurch sich die Kraftstoffeinspritzgeschwindigkeit erhöht (graphische Darstellung 456) zwischen t9–t10. Bei t10 wird der Fluiddurchlass der dritten Einspritznadel vollständig an die dritte Kraftstoffzweigleitung gekoppelt. Der Strom für die Einspritzeinrichtung wird über die gewünschte Dauer gehalten, wodurch zwischen t10 und t11 Kraftstoff über die dritte Reihe von Düsen und aus der zweiten und der ersten Reihe von Düsen eingespritzt wird.
Bei t11 nimmt der Strom für das Betätigungselement ab, wodurch die erste, die zweite und die dritte Einspritznadel nach oben bewegt werden. Zwischen t11 und t12 ist die dritte Einspritznadel aufgrund des abnehmenden Stroms (graphische Darstellung 454) teilweise an die dritte Kraftstoffzweigleitung gekoppelt (graphische Darstellung 452). Kraftstoff wird weiterhin mit einer konstanten Geschwindigkeit aus der dritten Reihe von Düsen und aus der ersten und der zweiten Reihe von Düsen eingespritzt (graphische Darstellung 456).
Bei t12 wird der Fluiddurchlass der dritten Einspritznadel vollständig von der dritten Kraftstoffzweigleitung abgekoppelt. Der Strom für die Einspritzeinrichtung wird ausgesetzt und die Kraftstoffeinspritzeinrichtung bewegt sich in die geschlossene Position, wodurch die Kraftstoffeinspritzung von allen Kraftstoffeinspritzdüsenlöchern zwischen t12–t13 endet. Wenn sich die Einspritznadeln nach oben in die geschlossene Position zwischen t12–t13 bewegen, kann die Fluidverbindung zwischen jedem von dem Fluiddurchlass und dem jeweiligen Kraftstoffzweig erneut für einen kurzen Zeitraum hergestellt werden, und bei t13 wird, wenn sich die Einspritzeinrichtung in der geschlossenen Position befindet, kein Kraftstoff mehr über die Düsenlöcher eingespritzt (graphische Darstellung 456).
Auf diese Weise können Kraftstoffeinspritzung über die erste, die zweite und/oder die dritte Reihe von Düsen während eines einzigen Zyklus der Kraftstoffeinspritznadelbewegung durchgeführt werden, wodurch sich die Zerstäubung des Kraftstoffnebels erhöht, was die Verbrennungseffizienz verbessert. Ferner kann die erste Kraftstoffeinspritzung über die erste Reihe von Düsen bei einem ersten, niedrigeren Druck beginnen. Anschließend kann, wenn sich die erste Einspritznadel bei voranschreitendem Kraftstoffeinspritzereignis weiterhin nach unten bewegt, der Kraftstoff aus der ersten Reihe von Düsen mit einem zweiten, höheren Druck eingespritzt werden, und anschließend mit einem dritten, noch höheren Druck. Gleichermaßen kann der aus der zweiten Reihe von Düsen eingespritzte Kraftstoff zuerst mit einem ersten, niedrigeren Druck eingespritzt werden, und anschließend, wenn sich die zweite Einspritznadel nach unten bewegt, kann der Kraftstoff aus der zweiten Reihe von Düsen mit einem zweiten, höheren Druck eingespritzt werden. Der aus der dritten Reihe von Düsen eingespritzte Kraftstoff kann mit einem einzigen Druck eingespritzt werden.
Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung eine Kraftstoffeinspritzung mit variablem Druck bereitstellen. Dieser variable Einspritzdruck kann über drei einzelne Kraftstoffkammern in der Kraftstoffeinspritzeinrichtung bereitgestellt werden. Jede der Kraftstoffkammern kann unterschiedlichen Drücken ausgesetzt werden, wenn sich die Volumina der Kammern ändern und die Fluidverbindung mit der Kraftstoffzufuhr über die Dauer des Kraftstoffeinspritzereignisses hergestellt und aufgehoben wird. Die drei Kraftstoffkammern können Kraftstoff aus derselben Kraftstoffzufuhr bereitstellen, und die Kraftstoffzufuhr kann bei einem konstanten Druck über die Dauer des Kraftstoffeinspritzereignisses beibehalten werden. Darüber hinaus kann jede Kraftstoffkammer dazu ausgelegt sein, eine Fluidverbindung mit nur einer einzigen Reihe von Düsen herzustellen, und die Düsen, an die sich jede Kammer koppelt, ändern sich über den Zeitraum des Kraftstoffeinspritzereignisses nicht.
Die technische Auswirkung des Einspritzens von Kraftstoff über drei Reihen von Einspritzdüsen, wobei jede Reihe von Einspritzdüsen sich in einer anderen vertikalen Ebene des Einspritzkörpers befindet, reduziert das Eindringen des Kraftstoffs und das Auftreffen von Kraftstoff auf der Zylinderwand, indem Kraftstoff an unterschiedlichen Positionen des Brennraums eingespritzt wird. Der Hochdruckkraftstoff, der über die Einspritzdüsen eingespritzt wird, verstärkt die Zerstäubung des Kraftstoffnebels, wodurch die Verbrennungseigenschaften verbessert werden, was wiederum Emissionen reduziert. Darüber hinaus ermöglicht die Fähigkeit der Kraftstoffeinspritzbaugruppe, bis zu fünf Kraftstoffeinspritzungen in einem Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durchzuführen, eine Kraftstoffvoreinspritzung, Kraftstoffhaupteinspritzung und Kraftstoffnacheinspritzung basierend auf den Motorbetriebsparametern mit genauer Regelung der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzungen. Hierdurch kann ferner die Emissionsqualität verbessert, die Verbrennungseffizienz erhöht und Abnutzung und Verschleiß der Kraftstoffeinspritzeinrichtung reduziert werden.
Ein beispielhaftes Verfahren für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst das Einspritzen von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch das Verschieben einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, um Kraftstoff über eine erste Düse, die mit einer ersten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, eine zweite Düse, die mit einer zweiten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, und eine dritte Düse, die mit einer dritten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, während eines einzigen Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung abzugeben.
Im vorangehenden Beispiel umfasst das Verschieben der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln zusätzlich oder optional das Verschieben einer ersten Einspritznadel aus der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln über eine erste Entfernung aus einer geschlossenen Position in eine erste offene Position, wobei in der ersten offenen Position die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoff über die in Fluidverbindung mit der ersten Kammer stehende erste Düse einspritzt, wobei die erste Kammer Kraftstoff über einen, mit einem ersten Kraftstoffzweig in Fluidverbindung stehenden ersten Kanal der ersten Kraftstoffeinspritznadel aufnimmt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verschieben der ersten Einspritznadel zusätzlich oder optional ferner das Verschieben der ersten Einspritznadel zusammen mit einer zweiten Einspritznadel aus der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln über eine zweite Entfernung aus der ersten offenen Position in die zweite offene Position, wobei in der zweiten offenen Position die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoff über die zweite Düse und über die erste Düse einspritzt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele nimmt die zweite Kammer in der zweiten offenen Position zusätzlich oder optional Kraftstoff über einen zweiten Kanal der zweiten Einspritznadel auf, wobei der zweite Kanal an einen zweiten Kraftstoffzweig gekoppelt ist, und an der zweiten offenen Position die Fluidverbindung der ersten Einspritznadel von dem ersten Einspritzzweig aufgehoben wird und die erste Kammer keinen Kraftstoff über den ersten Kanal der ersten Einspritznadel aufnimmt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verschieben der ersten Einspritznadel zusätzlich oder optional ferner das Verschieben der ersten Einspritznadel zusammen mit einer zweiten Einspritznadel und einer dritten Einspritznadel aus der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln über eine dritte Entfernung aus der zweiten offenen Position in eine dritte offene Position, wobei in der dritten offenen Position die Kraftstoffeinspritzeinrichtung über die dritte Düse, über die zweite Düse und über die erste Düse einspritzt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele nimmt die dritte Kammer an der dritten offenen Position zusätzlich oder optional Kraftstoff über einen dritten Kanal der dritten Einspritznadel auf, die an einen dritten Kraftstoffzweig gekoppelt ist, ist die Fluidverbindung der ersten Kammer mit dem ersten Kraftstoffzweig aufgehoben und nimmt keinen Kraftstoff über den ersten Kanal der ersten Einspritznadel auf und ist die Fluidverbindung der zweiten Kammer mit dem zweiten Kraftstoffzweig aufgehoben und nimmt keinen Kraftstoff über den zweiten Kanal der zweiten Einspritznadel auf. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist ein dritter Druck in der ersten Kammer in der dritten offenen Position zusätzlich oder optional höher als ein zweiter Druck in der ersten Kammer in der zweiten offenen Position und ist der zweite Druck höher als ein erster Druck in der ersten Kammer in der ersten offenen Position. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist ein vierter Druck in der zweiten Kammer in der dritten offenen Position zusätzlich oder optional höher als ein fünfter Druck in der zweiten Kammer in der zweiten offenen Position. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner das Bewegen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus der dritten offenen Position über die zweite offene Position und die erste offene Position in die geschlossene Position, wobei in der geschlossenen Position kein Kraftstoff an irgendeine von der ersten Kammer, der zweiten Kammer und der dritten Kammer abgegeben wird und kein Kraftstoff über die erste Düse, die zweite Düse und die dritte Düse eingespritzt wird.
Ein beispielhaftes Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend einen Kraftstoffeinspritzkörper mit einer ersten Düse, die vertikal unter einer zweiten Düse angeordnet ist, wobei die zweite Düse vertikal unter einer dritten Düse angeordnet ist, eine erste Einspritznadel, die in einer ersten Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers beweglich ist, wobei die erste Einspritznadel einen ersten Fluidkanal aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich an einen ersten Kraftstoffzufuhrzweig zu koppeln, wobei die erste Kammer in Fluidverbindung mit der ersten Düse steht, eine zweite ringförmige Einspritznadel, die zumindest einen Abschnitt der ersten Kraftstoffeinspritznadel umgibt, wobei die zweite ringförmige Kraftstoffeinspritznadel in einer zweiten Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers beweglich ist, wobei die zweite ringförmige Kraftstoffeinspritznadel einen zweiten Fluiddurchlass aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich an einen zweiten Kraftstoffzufuhrzweig zu koppeln, wobei die zweite Kammer in Fluidverbindung mit der zweiten Düse steht, und eine dritte ringförmige Kraftstoffeinspritznadel, die zumindest einen Abschnitt der zweiten ringförmigen Einspritznadel umgibt, wobei die dritte ringförmige Kraftstoffeinspritznadel in einer dritten Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers beweglich ist, wobei die dritte ringförmige Kraftstoffeinspritznadel einen dritten Fluiddurchlass aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich an einen dritten Kraftstoffzufuhrzweig zu koppeln, wobei die dritte Kammer in Fluidverbindung mit der dritten Düse steht, und ein Betätigungselement zum Steuern einer Bewegen der ersten Kraftstoffeinspritznadel. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das System ferner eine Steuerung, die nichtflüchtige Anweisungen in Speicher speichert, die wenn sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuerung: als Reaktion auf eine Aufforderung, Kraftstoff in den Zylinder einzuspritzen, einen Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durchführen, um eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen vorzunehmen, während des Betätigungszyklus das Betätigungselement aktiviert, um die erste Einspritznadel um eine erste Entfernung nach unten zu bewegen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig und der ersten Kammer hergestellt wird und dabei eine erste Kraftstoffeinspritzung über die erste Düse durchgeführt wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele bewirken die Anweisungen zusätzlich oder optional ferner, dass die Steuerung das Betätigungselement aktiviert, um die erste Einspritznadel und die zweite Einspritznadel um eine zweite Entfernung nach unten zu bewegen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig und der zweiten Kammer hergestellt wird und die Fluidverbindung zwischen dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig und der ersten Kammer getrennt wird und dabei eine zweite Kraftstoffeinspritzung über die zweite Düse und die erste Düse durchgeführt wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele bewirken die Anweisungen zusätzlich oder optional ferner, dass die Steuerung das Betätigungselement aktiviert, um die erste Einspritznadel, die zweite Einspritznadel und die dritte Einspritznadel um eine dritte Entfernung nach unten zu bewegen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Kraftstoffzufuhrzweig und der dritten Kammer hergestellt wird und die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig und der zweiten Kammer getrennt wird und dabei eine dritte Kraftstoffeinspritzung über jede von der dritten Düse, der zweiten Düse und der ersten Düse durchgeführt wird. In einem oder allen die vorhergehenden Beispiele sind zusätzlich oder optional jeder von dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig, dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig und dem dritten Kraftstoffzufuhrzweig an eine gemeinsame Hochdruckkraftstoffzufuhr gekoppelt.
Ein weiteres Beispiel für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst das Bewegen einer Einspritznadel aus einer ersten Position in eine vierte Position über eine zweite Position und eine dritte Position, das Ausführen einer ersten Kraftstoffeinspritzung an der zweiten Position, einer zweiten Kraftstoffeinspritzung an der dritten Position und einer dritten Kraftstoffeinspritzung an der vierten Position und anschließend das Bewegen der Nadel aus der vierten Position in die erste Position über die dritte Position und die zweite Position und das Durchführen einer vierten Kraftstoffeinspritzung an der dritten Position und einer fünften Kraftstoffeinspritzung an der zweiten Position. Das Bewegen der Einspritznadel aus der ersten Position in die zweite Position, aus der zweiten Position in die dritte Position und aus der dritten Position in die vierte Position erfolgt gleichzeitig mit dem ersten, zweiten bzw. dritten Kraftstoffeinspritzereignis. Im vorhergehenden Beispiel umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner während der zweiten Kraftstoffeinspritzung das Halten der Nadel in der dritten Position über einen gewünschten Zeitraum hinweg, wobei der gewünschte Zeitraum auf der gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge basiert. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Bewegen der Nadel aus der ersten Position in die vierte Position zusätzlich oder optional das Einleiten eines elektrischen Eingangs an das Betätigungselement in der ersten Position und das Erhöhen des Eingangs auf einen gewünschten Wert, wobei der gewünschte Wert auf einer Verschiebung der Nadel aus der ersten Position in die vierte Position basiert. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Verfahren zusätzlich oder optional ferner während der dritten Kraftstoffeinspritzung das Halten der Nadel in der vierten Position, wodurch der elektrische Eingang über den gewünschten Zeitraum hinweg auf dem gewünschten Wert gehalten wird. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst das Bewegen der Nadel aus der vierten Position in die erste Position zusätzlich oder optional das Erhöhen des elektrischen Eingangs mit der Zeit von dem gewünschten Wert aus der vierten Position in die erste Position und das Stoppen des Eingangs, wenn sich die Nadel in der ersten Position befindet. Wenn sich die Nadel in der vierten Position befindet, wird der elektrische Eingang an die Nadel verringert, um die Nadel aus der vierten Position zurück in die erste Position zu bewegen. Sobald die Nadel die erste Position erreicht, endet der elektrisch Eingang an die Nadel. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele befindet sich die Einspritznadel in der ersten Position zusätzlich oder optional vertikal über der Einspritznadel in der zweiten Position und befindet sich die Einspritznadel in der zweiten Position zusätzlich oder optional vertikal über der Einspritznadel in der dritten Position entlang einer Längsachse der Einspritznadel.
Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in manchen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch für Code stehen, der in nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem programmiert werden soll, in dem die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung schließt alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften ein.
Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neu und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen, wobei sie zwei oder mehr derartiger Elemente weder erfordern noch ausschließen. Weitere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Einreichung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Ansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Ansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6705278 [0003]

Claims

Verfahren für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, umfassend: Einspritzen von Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durch das Verschieben einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln der Kraftstoffeinspritzeinrichtung, um Kraftstoff über eine erste Düse, die mit einer ersten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, eine zweite Düse, die mit einer zweiten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, und eine dritte Düse, die mit einer dritten Kraftstoffkammer gekoppelt ist, während eines einzigen Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung abzugeben.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verschieben der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln das Verschieben einer ersten Einspritznadel aus der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln über eine erste Entfernung aus einer geschlossenen Position in eine erste offene Position umfasst, wobei in der ersten offenen Position die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoff über die in Fluidverbindung mit der ersten Kammer stehende erste Düse einspritzt, wobei die erste Kammer Kraftstoff über einen, mit einem ersten Kraftstoffzweig in Fluidverbindung stehenden ersten Kanal der ersten Kraftstoffeinspritznadel aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Verschieben der ersten Einspritznadel ferner das Verschieben der ersten Einspritznadel zusammen mit einer zweiten Einspritznadel aus der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln über eine zweite Entfernung aus der ersten offenen Position in die zweite offene Position umfasst, wobei in der zweiten offenen Position die Kraftstoffeinspritzeinrichtung Kraftstoff durch die zweite Düse und durch die erste Düse einspritzt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei in der zweiten offenen Position die zweite Kammer Kraftstoff über einen zweiten Kanal der zweiten Einspritznadel aufnimmt, wobei der zweite Kanal an einen zweiten Kraftstoffzweig gekoppelt ist, und an der zweiten offenen Position die Fluidverbindung der ersten Einspritznadel von dem ersten Einspritzzweig aufgehoben wird und die erste Kammer keinen Kraftstoff über den ersten Kanal der ersten Einspritznadel aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verschieben der ersten Einspritznadel ferner das Verschieben der ersten Einspritznadel zusammen mit einer zweiten Einspritznadel und einer dritten Einspritznadel aus der Vielzahl von Kraftstoffeinspritznadeln über eine dritte Entfernung aus der zweiten offenen Position in eine dritte offene Position umfasst, wobei in der dritten offenen Position die Kraftstoffeinspritzeinrichtung über die dritte Düse, über die zweite Düse und über die erste Düse einspritzt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei in der dritten offenen Position die dritte Kammer Kraftstoff über einen dritten Kanal der dritten Einspritznadel aufnimmt, die an einen dritten Kraftstoffzweig gekoppelt ist, die Fluidverbindung der ersten Kammer mit dem ersten Kraftstoffzweig aufgehoben ist und keinen Kraftstoff über den ersten Kanal der ersten Einspritznadel aufnimmt und die Fluidverbindung der zweiten Kammer mit dem zweiten Kraftstoffzweig aufgehoben ist und keinen Kraftstoff über den zweiten Kanal der zweiten Einspritznadel aufnimmt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein dritter Druck in der ersten Kammer in der dritten offenen Position höher als ein zweiter Druck in der ersten Kammer in der zweiten offenen Position ist und der zweite Druck höher als ein erster Druck in der ersten Kammer in der ersten offenen Position ist.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei ein vierter Druck in der zweiten Kammer in der dritten offenen Position höher als ein fünfter Druck in der zweiten Kammer in der zweiten offenen Position ist.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das Bewegen der Kraftstoffeinspritzeinrichtung aus der dritten offenen Position über die zweite offene Position und die erste offene Position in die geschlossene Position, wobei in der geschlossenen Position kein Kraftstoff an irgendeine von der ersten Kammer, der zweiten Kammer und der dritten Kammer abgegeben wird und kein Kraftstoff über die erste Düse, die zweite Düse und die dritte Düse eingespritzt wird.
Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend: einen Kraftstoffeinspritzkörper mit einer ersten Düse, die vertikal unter einer zweiten Düse angeordnet ist, wobei die zweite Düse vertikal unter einer dritten Düse angeordnet ist; eine erste Einspritznadel, die in einer ersten Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers beweglich ist, wobei die erste Einspritznadel einen ersten Fluidkanal aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich an einen ersten Kraftstoffzufuhrzweig zu koppeln, wobei die erste Kammer in Fluidverbindung mit der ersten Düse steht; eine zweite ringförmige Einspritznadel, die zumindest einen Abschnitt der ersten Kraftstoffeinspritznadel umgibt, wobei die zweite ringförmige Kraftstoffeinspritznadel in einer zweiten Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers beweglich ist, wobei die zweite ringförmige Kraftstoffeinspritznadel einen zweiten Fluiddurchlass aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich an eine zweite Kraftstoffzufuhrleitung zu koppeln, wobei die zweite Kammer in Fluidverbindung mit der zweiten Düse steht; und eine dritte ringförmige Kraftstoffeinspritznadel, die zumindest einen Abschnitt der zweiten ringförmigen Einspritznadel umgibt, wobei die dritte ringförmige Kraftstoffeinspritznadel in einer dritten Kammer des Kraftstoffeinspritzkörpers beweglich ist, wobei die dritte ringförmige Kraftstoffeinspritznadel einen dritten Fluiddurchlass aufweist, der dazu ausgelegt ist, sich an einen dritten Kraftstoffzufuhrzweig zu koppeln, wobei die dritte Kammer in Fluidverbindung mit der dritten Düse steht; und ein Betätigungselement zum Steuern einer Bewegung der ersten Kraftstoffeinspritznadel.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Steuerung, die nicht-flüchtige Anweisungen in Speicher speichert, die wenn, sie ausgeführt werden, bewirken, dass die Steuerung: als Reaktion auf eine Aufforderung Kraftstoff in den Zylinder einspritzt, einen Betätigungszyklus der Kraftstoffeinspritzeinrichtung durchführt, um eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzungen vorzunehmen; während des Betätigungszyklus das Betätigungselement aktiviert, um die erste Einspritznadel um eine erste Entfernung nach unten zu bewegen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig und der ersten Kammer hergestellt wird und dabei eine erste Kraftstoffeinspritzung über die erste Düse durchgeführt wird.
System nach Anspruch 11, wobei die Anweisungen bewirken, dass die Steuerung das Betätigungselement aktiviert, um die erste Einspritznadel und die zweite Einspritznadel um eine zweite Entfernung nach unten zu bewegen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig und der zweiten Kammer hergestellt wird und die Fluidverbindung zwischen dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig und der ersten Kammer getrennt wird und dabei eine zweite Kraftstoffeinspritzung über die zweite Düse und die erste Düse durchgeführt wird.
System nach Anspruch 11, wobei die Anweisungen bewirken, dass die Steuerung das Betätigungselement aktiviert, um die erste Einspritznadel, die zweite Einspritznadel und die dritte Einspritznadel um eine dritte Entfernung nach unten zu bewegen, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem dritten Kraftstoffzufuhrzweig und der dritten Kammer hergestellt wird und die Fluidverbindung zwischen dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig und der zweiten Kammer getrennt wird und dabei eine dritte Kraftstoffeinspritzung über jede von der dritten Düse, der zweiten Düse und der ersten Düse durchgeführt wird.
System nach Anspruch 10, wobei jeder von dem ersten Kraftstoffzufuhrzweig, dem zweiten Kraftstoffzufuhrzweig und dem dritten Kraftstoffzufuhrzweig an eine gemeinsame Hochdruckkraftstoffzufuhr gekoppelt ist.