DE10254921A1

DE10254921A1 - Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem sowie Verfahren zum Steuern desselben

Info

Publication number: DE10254921A1
Application number: DE10254921A
Authority: DE
Inventors: Kimitaka Saito; Yasuhide Tani; Yukio Mori; Shinji Ueda; Yutaka Niwa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-11-26
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2003-07-03
Anticipated expiration: 2022-11-26
Also published as: DE10254921B4; FR2832763A1; JP2003161224A; US6907857B2; JP3893953B2; US20030098009A1; FR2832763B1

Abstract

Ein Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem hat einen Kraftstoffbehälter (38), eine einzige Elektropumpeneinheit (35, 50, 63), eine Vielzahl Kraftstoffeinspritzventile (45) und eine Rohranordnung (40 bis 42). Die Pumpeneinheit ist in dem Kraftstoffbehälter vorgesehen und hat einen Einlass zum Aufnehmen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter und einen Auslass zum Auslassen des Kraftstoffes. Die Einspritzventile sind an einem Kraftmaschinenhauptkörper gesichert. Jedes Kraftstoffeinspritzventil hat eine Düse (46), die in einer entsprechenden Brennkammer (15) angeordnet ist und den von der Pumpeneinheit zugeführten Kraftstoff direkt in die entsprechende Brennkammer einspritzt. Die Rohranordnung verbindet die Elektropumpeneinheit mit jedem Kraftstoffeinspritzventil. Die Pumpeneinheit ist die einzige Pumpe zum Zuführen des Kraftstoffes zu den Kraftstoffeinspritzventilen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem eines Fahrzeugs zum Zuführen von Kraftstoff zu Kraftstoffeinspritzventilen von einem Kraftstoffbehälter durch eine Elektropumpeneinheit und zum Einspritzen des Kraftstoffes in Brennkammern eines Kraftmaschinenhauptkörpers einer Kraftmaschine durch die Kraftstoffeinspritzventile. Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Systems.

Eine fremdgezündete Brennkraftmaschine (im Allgemeinen als eine Direkteinspritzbenzinkraftmaschine bekannt und nachfolgend als eine Direkteinspritzkraftmaschine bezeichnet) ist als eine Bauart von Brennkraftmaschinen eines Fahrzeuges bekannt. Wie dies in der Fig. 15 gezeigt ist, hat die Direkteinspritzkraftmaschine eine Vielzahl Kraftstoffeinspritzventile 102 zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in verschiedene Brennkammern (Zylinderbohrungen) 101 eines Kraftmaschinenhauptkörpers 100. Die Direkteinspritzkraftmaschine ist einer herkömmlichen Kraftmaschine dahingehend überlegen, dass Kraftstoff in ein Einlassrohr eingespritzt wird, und zwar aus den folgenden Gründen. Da nämlich der Kraftstoff nicht in das Einlassrohr eingespritzt wird, hat die Direkteinspritzkraftmaschine ein schnelleres Ansprechverhalten. Aufgrund einer bei jedem Zylinder ausgeübten Kühlwirkung ist zudem die Einlassluftmenge vermehrt, so dass die Kraftmaschinenleistung erhöht ist, und eine anormale Verbrennung wie zum Beispiel Klopfen tritt weniger wahrscheinlich auf.

Kraftstoff innerhalb eines Kraftstoffbehälters 105 wird in verschiedenen Kraftstoffeinspritzventilen 102 durch zwei Kraftstoffpumpen 106, 108 sowie zwei (erste und zweite) Kraftstoffleitungen 110, 111 zugeführt. Von den beiden Kraftstoffpumpen ist die Kraftstoffpumpe 106 eine elektrische Pumpe (im Allgemeinen als eine Förderpumpe bekannt), die im Inneren des Kraftstoffbehälters 105 vorgesehen ist und einen relativ niedrigen Pumpendruck erzeugt. Die andere Kraftstoffpumpe 108 ist eine mechanische Pumpe, die an dem Kraftmaschinenhauptkörper vorgesehen ist und einen relativ hohen Pumpendruck erzeugt. Die elektrische Pumpe 106 und die mechanische Pumpe 108 sind über die erste Kraftstoffleitung 110 miteinander verbunden.

Insbesondere pumpt die elektrische Pumpe 106 den Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter 105 zu der ersten Kraftstoffleitung 110 bei einem relativ niedrigem Druck (von 0,3 bis 0,5 MPa). Der Kraftstoffdruck zwischen der elektrischen Pumpe 106 und der mechanischen Pumpe 108 ist relativ niedrig, so dass die erste Kraftstoffleitung 110, welche die beiden Pumpen 106, 108 verbindet, keinem besonders hohen Druck standhalten muss, und daher kann sie aus Gummi bestehen. Die mechanische Pumpe 108 wird durch eine Drehung der Kraftmaschine angetrieben und beaufschlagt den Kraftstoff mit Druck, der durch die elektrische Pumpe 106 bei dem relativ niedrigen Druck gepumpt wurde, auf einen relativ hohen Druck (von 5 bis 14 MPa), um den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff zu der zweiten Kraftstoffleitung 111 zu pumpen. Ein Metallrohr wird zum Bilden der zweiten Kraftstoffleitung 111 verwendet, da es dem relativ hohen Druck standhalten muss. Der durch die mechanische Pumpe 108 mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird durch eine Abgabeleitung 112 verteilt und den verschiedenen Kraftstoffeinspritzventilen 102 zugeführt, die bei den entsprechenden Brennkammern (Zylinder) vorgesehen sind.

Der Öffnungs- und Schließvorgang von jedem Kraftstoffeinspritzventil 102 wird durch eine ECU 115 gesteuert. Die ECU 115 berechnet eine Kraftstoffmenge (Kraftstoffeinspritzmenge), die eingespritzt werden muss, und zwar auf den Grundlage eines Kraftstoffdruckwertes, welcher durch einen Kraftstoffdrucksensor 116, einen Einlassdrucksensor, ein Luft/-Kraftstoff-Verhältnissensor (wobei die beiden letztgenannten nicht gezeigt sind) etc. gemessen wird. Dem entsprechend wird der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff in die Brennkammern 101 durch ihre verschiedenen Kraftstoffeinspritzventile 102 auf der Grundlage der so berechneten Kraftstoffeinspritzlänge eingespritzt.

Das vorstehend beschriebene und vorgeschlagene Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem für die Direkteinspritzkraftmaschine verwendet die Elektropumpe 106 so wie die mechanische Pumpe 108 als die Kraftstoffpumpen, und es verwendet den relativ hohen Druck (von 5 bis 14 MPa) als den Einspritzdruck.

Der vorstehend beschriebene Aufbau hat jedoch die folgenden Nachteile. Erstens führt die Verwendung der Elektropumpe 106 und der mechanischen Pumpe 108 zu einem relativ komplizierten Aufbau, wodurch die Herstellungs- und Montagekosten erhöht sind. Zweitens erfordert die Verwendung des relativ hohen Einspritzdruckes eine relativ große mechanische Pumpe 108 sowie eine höhere Antriebskraft zum Antreiben der mechanischen Pumpe 108, um den relativ hohen Druck zu erreichen. Drittens ist es schwierig, die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge und ein erforderliches Niveau einer Kraftstoffzerstäubung bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine aufrecht zu erhalten.

Insbesondere hinsichtlich des dritten Nachteils kann die mechanische Pumpe 108 den Kraftstoff nicht bis auf 5 bis 14 MPa mit Druck beaufschlagen, während die Kraftmaschinendrehzahl bei dem Anlassvorgang bei der Kraftmaschine relativ niedrig ist (der Kraftstoff wird durch die elektrische Pumpe 106 höchstens auf 0,2 bis 0,5 MPa mit Druck beaufschlagt), und lediglich der Kraftstoff mit dem relativ niedrigen Druck wird den Kraftstoffeinspritzventilen 102 zugeführt. Andererseits ist jedes Kraftstoffeinspritzventil 102 so gestaltet, dass es ein erforderliches Niveau der Kraftstoffzerstäubung so wie eine erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge ausschließlich auf dem gewünschten vorbestimmten Kraftstoffdruck (von 5 bis 14 MPa) gewährleistet. Somit ist die Zerstäubung des in den entsprechenden Zylinder eingespritzten Kraftstoffes unzureichend, und außerdem ist die Kraftstoffeinspritzmenge unzureichend, wenn der Kraftstoffdruck kleiner als der vorbestimmte Druck ist, wenn nämlich der Kraftstoffdruck in einem Bereich von (0,2 bis 0,5 MPa)/(5 bis 14 MPa) = 1/10 bis 1/70 liegt. Dieses ruft die folgenden Nachteile hervor. Und zwar ist ein Niveau der Kraftstoffverbrennung bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine niedrig. Außerdem ist eine Zeit für den Anlassvorgang der Kraftmaschine verlängert. Darüber hinaus erhöhen sich die Missionen von schädlichen Gasen wie z. B. Rauch und HC.

Die vorliegende Erfindung widmet sich den vorstehend genannten Nachteilen. Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem mit einem relativ einfachen Aufbau vorzusehen, das unter relativ geringen Kosten hergestellt werden kann und geeignete Einspritzungen zum Vorsehen einer erforderlichen Kraftstoffeinspritzmenge und eines erforderlichen Niveaus einer Kraftstoffzerstäubung selbst bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine erzielt. Es gehört auch zur Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines derartigen Systems vorzusehen.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist ein Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem für eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs vorgesehen. Die Kraftmaschine hat einen Kraftmaschinenhauptkörper, der eine Vielzahl Zylinderbohrungen sowie eine Vielzahl Kolben aufweist. Jeder Kolben ist in einer entsprechenden Zylinderbohrung von den Zylinderbohrungen aufgenommen und definiert eine Brennkammer in der entsprechenden Zylinderbohrung. Das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem hat einen Kraftstoffbehälter, eine einzige elektrische Pumpeneinheit, eine Vielzahl Kraftstoffeinspritzventile und eine Rohranordnung. Der Kraftstoffbehälter nimmt Kraftstoff auf. Die einzige elektrische Pumpeneinheit ist in dem Kraftstoffbehälter vorgesehen und hat einen Einlass zum Aufnehmen des Kraftstoffes in den Kraftstoffbehälter und einen Auslass zum Auslassen des Kraftstoffes. Die Vielzahl Kraftstoffeinspritzventile ist an dem Kraftmaschinenhauptkörper gesichert. Jedes Kraftstoffeinspritzventil hat eine Düse, die in einer entsprechenden Brennkammer angeordnet ist und den von der Elektropumpeneinheit zugeführten Kraftstoff direkt in die entsprechende Brennkammer von den Brennkammern einspritzt. Die Rohranordnung verbindet den Auslass der Elektropumpeneinheit mit dem jeweiligen Kraftstoffeinspritzventil. Die einzige Elektropumpeneinheit ist die einzige Pumpe zum Zuführen des Kraftstoffes zu dem Kraftstoffeinspritzventilen.

Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung weiterhin zu lösen, ist ein Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystems für eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs vorgesehen. Bei dem Verfahren wird elektrischer Strom von einer Batterie des Fahrzeugs zu einer Elektropumpeneinheit während eines Anlassvorgangs der Kraftmaschine zugeführt, um die Elektropumpeneinheit zum Pumpen von Kraftstoff von einem Kraftstoffbehälter zu einer Vielzahl Einspritzventile durch eine Rohranordnung anzutreiben. Danach wird elektrischer Strom von der Batterie zu einer Startvorrichtung zugeführt, um die Startvorrichtung zum Starten der Kraftmaschine anzutreiben.

Die Erfindung wird zusammen mit ihren weiteren Merkmalen und Vorteilen aus der nachfolgenden Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei:
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Kraftmaschinenhauptkörpers von Kraftstoffeinspritzventilen, einer Abgabeleitung sowie einer Kraftstoffleitung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht der Kraftstoffeinspritzventile, der Abgabeleitung, der Kraftstoffleitung, einer Elektropumpeneinheit und einer ECU gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel;
Fig. 4A zeigt eine vergrößerte Vorderansicht von Einspritzlöchern einer Einspritzdüse des Kraftstoffeinspritzventils;
Fig. 4B zeigt eine vergrößerte schematische perspektivische Ansicht eines Kraftstoffeinspritzvorgangs durch die Einspritzlöcher der Einspritzdüse;
Fig. 4C zeigt eine schematische Ansicht des Kraftstoffeinspritzvorgangs durch die Einspritzlöcher;
Fig. 5 zeigt eine schematische Ansicht des Steuervorgangs der Elektropumpeneinheit und einer Startvorrichtung;
Fig. 6 zeigt eine schematische Ansicht einer Korrektur einer Antriebsleistung der Elektropumpeneinheit;
Fig. 7 zeigt eine schematische Ansicht einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffdruck im Inneren einer Abgabeleitung und einem Kraftstoffeinspritzsignal zum Einspritzen des Kraftstoffes zu den Kraftstoffeinspritzventilen;
Fig. 8A zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffdruck und einer Pumpengröße der Elektropumpeneinheit;
Fig. 8B zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffdruck und einer Antriebsenergie der Elektropumpeneinheit;
Fig. 9A zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung der Elektropumpeneinheit;
Fig. 9B zeigt eine schematische Ansicht einer anderen Abwandlung der Elektropumpeneinheit;
Fig. 10A zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung der Düse;
Fig. 10B zeigt eine schematische Ansicht einer anderen Abwandlung der Düse;
Fig. 10C zeigt eine schematische Ansicht einer weiteren Abwandlung der Düse;
Fig. 11 zeigt eine schematische ausschnittartige Ansicht einer Abwandlung eines Verbindungsabschnittes der Abgabeleitung;
Fig. 12A zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung der Anordnung eines Kraftstoffdrucksensors;
Fig. 12B zeigt eine schematische Ansicht einer anderen Abwandlung der Anordnung des Kraftstoffdrucksensors;
Fig. 13A zeigt eine schematische Ansicht einer Abwandlung des Steuerbetriebs der Elektropumpeneinheit und der Startvorrichtung;
Fig. 13B zeigt eine schematische Ansicht einer anderen Abwandlung des Steuerbetriebs der Elektropumpeneinheit der Startvorrichtung;
Fig. 14A zeigt eine schematische Ansicht einer Korrektur einer Einspritzzeitperiode auf der Grundlage eines Zylinderdrucks;
Fig. 14B zeigt eine schematische Ansicht einer Beziehung zwischen einem Zylinderdruck und der Zeit; und
Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht eines Hauptabschnittes eines bislang vorgeschlagenen Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystems.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Gesamtanordnung und Betrieb

Die Fig. 1 zeigt eine Vierzylinder- Direkteinspritzkraftmaschine sowie ein Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem. Ein Kraftmaschinenhauptkörper (Zylinderblock) 10 der Direkteinspritzkraftmaschine ist mit vier Zylinderbohrungen 11 (nur eine ist gezeigt) und einem Kolben 12 versehen, der in einer jeweiligen Zylinderbohrung 11 leitbar aufgenommen ist. Jede Zylinderbohrung 11 ist mit einem Einlassrohr 13 und einem Abgasrohr 16 verbunden. Ein Einlassventil 14 ist in einer Öffnung des Einlassrohrs 13 vorgesehen. Ein Abgasventil 17 ist in einer Öffnung des Abgasrohrs 16 vorgesehen. Ein Einlassdrucksensor 18 ist in dem Einlassrohr 13 angeordnet, und ein Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 19 ist in dem Abgasrohr 16 angeordnet. Ein Drosselventil 22a ist in der Mitte des Einlassrohrs 13 vorgesehen. Ein Drosselventilpositionssensor 22b erfasst eine Position des Drosselventils 22a, die sich als Reaktion auf eine Position eines Beschleunigungspedals 21 ändert. Jede Zündkerze 23 ist an dem oberen Abschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 gesichert.
Ein Ende einer Verbindungsstange 26 ist mit dem Kolben 12 drehbar verbunden, und das andere Ende der Verbindungsstange 26 ist mit einer Kurbel 28 ebenfalls drehbar verbunden, die an einer Kurbelwelle 27 gesichert ist. Die Kurbelwelle 27 wird durch eine Startvorrichtung 29 angetrieben, und ein Kurbelwinkelsensor 31 erfasst die Drehung der Kurbelwelle 27.
Signale von dem Einlassdrucksensor 18, dem Luft/Kraftstoff- Verhältnissensor 19, dem Drosselventilpositionssensor 22b und dem Kurbelwinkelsensor 31 werden einer ECU 32 zugeführt.
Als nächstes wird das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4C beschrieben. Das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem hat eine Elektropumpeneinheit 35, eine Kraftstoffleitung 40, eine Abgabeleitung 42 und Kraftstoffeinspritzventile 45. Die Kraftstoffleitung 40 und die Abgabeleitung 42 bilden einen Teil einer Rohranordnung.
Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, hat die Elektropumpeneinheit 35 einen Elektromotor 36 und eine Kraftstoffpumpe 37, die durch den Elektromotor 36 angetrieben wird. Die Elektropumpeneinheit 35 ist in dem Kraftstoffbehälter 38 aufgenommen. Die Elektropumpeneinheit 35 erzeugt einen Druck (hierbei ungefähr 2 MPa), der um ein mehrfaches größer ist als ein Druck, der durch die bislang vorgeschlagene Elektropumpe erzeugt wird. Die Kraftstoffleitung 40 besteht aus einem Metall und erstreckt sich von einem Auslass 39 der Kraftstoffpumpe 37 zu dem Kraftmaschinenhauptkörper 10 und ist mit der Abgabeleitung 42 verbunden. Die Abgabeleitung 42 besteht ebenfalls aus Metall. Wie dies in der Fig. 2 gezeigt ist, ist die Abgabeleitung 42 mit einem Seitenabschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 so verbunden, dass sich die Abgabeleitung 42 parallel zu einer axialen Richtung (X-Richtung in der Fig. 2) der Abgabewelle des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 erstreckt, um Kraftstoff zu den vier Kraftstoffeinspritzventilen 45 zuzuführen, wie dies nachfolgend beschrieben wird. Wie dies in der Fig. 3 gezeigt ist, wird ein Signal von einem Kraftstoffdrucksensor 43, der in der Abgabeleitung 42 vorgesehen ist, in die ECU 32 eingegeben.
Jedes Kraftstoffeinspritzventil 45 ist an dem Seitenabschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 nahe an dem Einlassrohr 13 gesichert und erstreckt sich in einer schrägen Richtung bezüglich einer axialen Richtung der entsprechenden Zylinderbohrungen 11. Ein Düse 46 ist an einem entfernten Ende des jeweiligen Kraftstoffeinspritzventils 45 vorgesehen und innerhalb der entsprechenden Brennkammer 15 angeordnet.
Wie dies in der Fig. 4A gezeigt ist, hat die Düse 46 fünfzehn runde Einspritzlöcher 47a, 47b. Von den Einspritzlöchern 47a, 47b sind zehn Einspritzlöcher 47a entlang eines größeren Kreises in, im Allgemeinen gleichen Intervallen angeordnet, und fünf Einspritzlöcher 47b sind entlang eines kleineren Kreises in, im Allgemeinen gleichen Intervalle angeordnet. Sowohl die fünf Einspritzlöcher 47b entlang des kleineren Kreises als auch die zehn Einspritzlöcher 47a entlang des größeren Kreises orientieren sich radial nach außen von der Mitte der Düse 46.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 werden die Drehzahl des Elektromotors 36 und die Zeitgebung sowie das Maß eines Öffnungs-/Schließvorgangs von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 durch Signale von der ECU 32 gesteuert.
Während die Kraftmaschine läuft, nimmt die Elektropumpeneinheit 35 Kraftstoff von dem Kraftstoffbehälter 38 durch einen Einlass 34 der Elektropumpeneinheit 35 auf und beaufschlagt den Kraftstoff mit Druck. Dann pumpt die Elektropumpeneinheit 35 den Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 45 durch den Auslass 39, die Kraftstoffleitung 40 und die Abgabeleitung 42. Die Kraftstoffeinspritzventile 45 werden auf der Grundlage eines Signals von der ECU 32 geöffnet/geschlossen. Anders gesagt berechnet die ECU 32 eine Kraftstoffeinspritzmenge, die der entsprechenden Brennkammer 15 zugeführt werden muss, und zwar auf der Grundlage der Messwerte von dem Drosselventilpositionssensor 22b, dem Einlassdrucksensor 18, dem Kurbelwinkelsensor 31, dem Luft/Kraftstoff-Verhältnissensor 19 und/oder der gleichen. Die ECU 32 steuert den Öffnungs- /Schließvorgang der Kraftstoffeinspritzventile 45 auf der Grundlage der berechneten Kraftstoffeinspritzmenge. Somit wird der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff in die Brennkammer 15 durch das Kraftstoffeinspritzventil 45 eingespritzt und mit Luft vermischt, die durch das Einlassrohr 13 bei einem vorbestimmten Verhältnis zugeführt wird. Das resultierende Gasgemisch des Kraftstoffes und der Luft wird durch den Kolben 12 verdichtet, und während dieses Verdichtungshubs zündet die Zündkerze 23 den Kraftstoff, um den Kraftstoff zu verbrennen.

Aufbau und Betrieb des jeweiligen Bauteils

Wie dies in der Fig. 1 gezeigt ist, ist die Elektropumpeneinheit 35 die einzige Elektropumpeneinheit, die zwischen dem Kraftstoffbehälter 38 und den Kraftstoffeinspritzventilen 45 vorgesehen ist. Die mechanische Pumpe 108 (Fig. 15), die bei dem bislang vorgeschlagenen System verwendet wird, ist nämlich bei diesem Ausführungsbeispiel weggelassen worden. Diese Anordnung ermöglicht eine Reduzierung der Herstellungskosten des Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystems, und sie ermöglicht außerdem eine Vereinfachung des Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystems. Darüber hinaus ist ein Leistungsverlust, der zum Antreiben der bislang vorgeschlagenen mechanischen Pumpe hervorgerufen wird, bei diesem Ausführungsbeispiel beseitig, so dass es möglich ist, die Abgabeleistung der Kraftmaschine zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch der Kraftstoffmaschine zu reduzieren.
Der durch die Elektropumpeneinheit 35 gepumpte und mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird in die jeweilige Brennkammer 15 durch das entsprechende Kraftstoffeinspritzventil 35eingespritzt. Wie dies bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel vorstehend beschrieben ist, ist der Kraftstoffdruck (2 MPa) der Direkteinspritzkraftmaschine niedriger festgelegt als der bislang vorgeschlagene Kraftstoffdruck (von 5 bis 14 MPa). Wenn der Kraftstoffdruck niedrig ist, dann ist die Partikelgröße des eingespritzten Kraftstoffes größer, was zu einer unzureichenden Mischung des Kraftstoffes und der Luft führen kann, die durch das Einlassrohr 13 eingeführt ist.
Wie dies in der Fig. 4A gezeigt ist, sind die fünfzehn Kraftstoffeinspritzlöcher 47a, 47b angesichts dieses Umstands in der Düse 46 von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 an den vorbestimmten Positionen vorgesehen. Jedes Kraftstoffeinspritzloch 47a, 47b erstreckt sich in einer schrägen Richtung bezüglich einer axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 45. Wie dies in den Fig. 4B und 4C gezeigt ist, wird der Kraftstoff somit radial durch die verschiedenen Einspritzlöcher 47a, 47b eingespritzt und in der ganzen Brennkammer 15 verteilt, d. h. über die obere Fläche 12a des Kolbens 12. Somit kann ein Anstieg der Größe der Kraftstoffpartikel und eine unzureichende Vermischung des Kraftstoffes mit der Luft in vorteilhafter Weise unterdrückt werden, auch wenn der Kraftstoffdruck ungefähr auf 2 MPa erniedrigt ist.
Als nächstes wird die Kraftstoffeinspritzung bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine beschrieben. Bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine eines Fahrzeugs wird die Kraftmaschine durch die Startvorrichtung 29 zwangsläufig gedreht, bis sich die Kraftmaschine durch die Verbrennung selbst zu drehen beginnt. Die Startvorrichtung 29 muss eine relativ große elektrische Leistung aufnehmen, wenn die Startvorrichtung 29 die Kraftmaschine dreht. Dadurch werden sowohl der Elektromotor 36 bei der Elektropumpeneinheit 35 als auch die Startvorrichtung 29 relativ zueinander gesteuert.
Wie dies in der Fig. 5 gezeigt ist, wird der Elektromotor 36 insbesondere durch Leistung von der Batterie betätigt und angetrieben, um die Kraftstoffpumpe 37 anzutreiben, wenn der Zündschlüssel 33 einen Zündschalter 75 betätigt. Somit wird die Kraftstoffpumpe 37 angetrieben, um den Kraftstoff mit Druck zu beaufschlagen und ihn zu den Kraftstoffeinspritzventilen 45 durch die Kraftstoffleitung 40 und die Abgabeleitung 42 zu pumpen. Wenn der Zündschlüssel 33 in die Startposition gedreht wird, dann wird der Antriebsvorgang des Elektromotors 36 angehalten, und nur die Startvorrichtung 29 wird angetrieben. Folglich kann von der Batterie mehr Leistung zu der Startvorrichtung 29 zugeführt werden, um die Drehkraft der Startvorrichtung 29 zu erhöhen.
Die Drehkraft der Startvorrichtung 29 kann lediglich eine Drehung der Kraftmaschine mit 100 bis 200 U/Min bewirken. Jedoch steigt die Drehzahl der Kraftmaschine schnell an, wenn die Verbrennung des Kraftstoffes erst einmal begonnen hat, und somit erzeugt die Kraftmaschine ein Drehmoment. Somit wird der Antriebsvorgang der Startvorrichtung 29 gestoppt, und der Antriebsvorgang des Elektromotors 36 wird wieder aufgenommen, um die Kraftstoffpumpe 37 anzutreiben, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 400 U/Min überschreitet.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die Elektropumpeneinheit 35 vor der Aktivierung der Kraftmaschine angetrieben, d. h., die Aktivierung der Startvorrichtung 29. Folglich kann ein gewünschter Kraftstoffdruck nach dem Start des Anlassvorgangs der Kraftmaschine gewährleistet werden. Somit ist es möglich, den Kraftstoff mit einer gewünschten Partikelgröße in die Brennkammern 15 durch die Kraftstoffeinspritzventile 45 mit einer gewünschten Kraftstoffeinspritzmenge einzuspritzen, wodurch es möglich ist, eine zufriedenstellende Verbrennung zu erzielen. Infolge dessen kann die Startzeitperiode verkürzt werden, und außerdem werden Emissionen von Rauch und HC reduziert. Bei dem bislang vorgeschlagenen System führt die Elektropumpe 106 (Fig. 15) außerdem den Kraftstoff bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine zu. Jedoch gibt es kein technisches Konzept zum Zuführen des Kraftstoffes vor dem Anlassvorgang der Kraftmaschine.
Als nächstes wird eine Beschädigung der Kraftstoffleitung 40 und der Abgabeleitung 42 unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben. Auch wenn der Kraftstoffdruck (ungefähr 2 MPa) bei dem Kraftstoffeinspritzventil 45 im Wesentlichen geringer ist als bei dem bislang vorgeschlagenen System, könnten Schwingungen des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 ein Schaukeln des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 in einer Y-Richtung gemäß der Fig. 2 um die Abgabewelle des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 hervorrufen.
Angesichts des vorstehend beschriebenen Umstandes werden bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel Metallrohre verwendet, die einen relativ hohen Druck standhalten können, um die Kraftstoffleitung 40 und die Abgabeleitung 42 zu bilden. Somit kann eine Beschädigung der Kraftstoffleitung 40 und der Abgabeleitung 42 unterdrückt werden, auch wenn Zug- und Druckkräfte auf einen Verbindungsabschnitt 41 aufgebracht werden, der die Kraftstoffleitung 40 und die Abgabeleitung 42 verbindet. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Schaukeln des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 eine Beschädigung des Verbindungskörpers 41 hervorrufen könnte, wenn der Verbindungsabschnitt 41 so aufgebaut ist, dass er sich von dem Seitenabschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 in einer senkrechten Richtung zu einer Ebene des Seitenabschnittes des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 erstreckt.
Als nächstes wird die Steuerung des Kraftstoffdruckes bei den Kraftstoffeinspritzventilen 45 unter Bezugnahme auf die Fig. 3 beschrieben. Die Elektropumpeneinheit 35 ist ungefähr 2 bis 3, Meter von dem Kraftmaschinenhauptkörper 10 beabstandet, so dass zwischen dem Kraftstoffdruck an dem Auslass 39 der Kraftstoffpumpe 36 und dem Kraftstoffdruck im Inneren des Abgaberohres 42 eine Druckdifferenz vorhanden ist. Bei dem gegenwärtigen Fall, bei dem der Kraftstoffdrucksensor 43 in der Abgabeleitung 42 angeordnet ist, um den Kraftstoffdruck zu messen, tritt eine Ansprechverzögerung auf, wenn der Betriebsdruck der Kraftstoffpumpe 37 erhöht ist. Somit tritt eine Streuung oder ein Überschwingen des Druckes auf, wenn der Betriebsdruck der Elektropumpeneinheit 35 auf der Grundlage des gegenwärtigen Kraftstoffdruckes der Elektropumpeneinheit 35 gesteuert wird, der direkt auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 43 bestimmt wird. Infolge dessen kann der Kraftstoffdruck nicht genau gesteuert werden.
Angesichts dieses Umstandes schätzt die ECU 32 bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel einen Kraftstoffdruck an dem Auslass 39 der Kraftstoffpumpe 37 auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 43, der in der Abgabeleitung 42 angeordnet ist. Dann steuert die ECU 32 die Drehzahl des Elektromotors 36 auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdruckes. Das Schätzen des Kraftstoffdruckes an dem Auslass 39 der Kraftstoffpumpe 37 wird unter Verwendung von Schätzwerten durchgeführt, die durch Simulationen von verschiedenen Modellen erhalten werden, die unter Verwendung der Kraftstoffleitung 40 und der Abgabeleitung 42 aufgebaut sind.
Bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel ist das Schätzen des Kraftstoffdruckes aufgrund des relativ großen Abstandes zwischen der einzigen Elektropumpeneinheit 35 und dem Kraftmaschinenhauptkörper 10 erforderlich. Es sollte jedoch beachtet werden, dass das Schätzen des Kraftstoffdruckes zum Beispiel bei dem bislang vorgeschlagenen System nicht erforderlich ist, bei dem die Druckbeaufschlagung des Kraftstoffes hauptsächlich durch die mechanische Pumpe 108 (Fig. 15) durchgeführt wird, die in dem Kraftmaschinenhauptkörper angeordnet ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf die Fig. 6 die elektrische Leistung zum Antreiben des Elektromotors 36, d. h. die elektrische Leistung zum Antreiben der Kraftstoffpumpe 37 beschrieben. Die ECU 32 berechnet eine optimale Kraftstoffeinspritzmenge auf der Grundlage eines Betriebszustandes der Kraftmaschine. Dann steuert die ECU 32 jedes Kraftstoffeinspritzventil 45, um die berechnete Kraftstoffeinspritzmenge einzuspritzen. Wenn nämlich der Kraftstoff eingespritzt wird, dann fällt der Kraftstoffdruck im Inneren der Kraftstoffleitung 40 ab. Somit muss die Elektropumpeneinheit 35 den Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 45 pumpen.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände wird bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 die elektrische Leistung der Pumpe auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzmenge gesteuert. Insbesondere bei einem Schritt S1 in der Fig. 6 wird eine Kraftstoffeinspritzmenge q von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 auf der Grundlage der Kraftmaschinendrehzahl bestimmt, die durch den Kurbelwinkelsensor 31 und/oder den Drosselventilpositionssensor 22b gemessen wird. Bei einem Schritt S5 wird ein Gasgemisch der vorbestimmten Kraftstoffeinspritzmenge, die bei dem Schritt S1 bestimmt ist, durch das entsprechende Kraftstoffeinspritzventil 45 eingespritzt. Bei einem Schritt S2 wird eine zu erwartende elektrische Leistung Wp der Pumpe berechnet. Dies wird folgendermaßen bewirkt. Und zwar wird zunächst eine Gesamtkraftstoffeinspritzmenge (q × 4) von allen Kraftstoffeinspritzventilen 45 berechnet, indem die Kraftstoffeinspritzmenge q, die bei dem Schritt S1 bestimmt ist, durch die Anzahl der Zylinder multipliziert wird, und zwar bei diesem Ausführungsbeispiel 4. Dann wird die gesamte Kraftstoffeinspritzmenge (q × 4) durch einen Koeffizienten k1 multipliziert, um die zu erwartende elektrische Leistung Wp der Pumpe zu erhalten (= k1 × q × 4). Bei einem Schritt S3 wird ein Korrekturkoeffizient 2 der elektrischen Leistung der Pumpe auf der Grundlage des Kraftstoffdruckes gehalten, der durch den Kraftstoffdrucksensor 43 bei dem Schritt S6 gemessen wird. Dann wird die erwartete elektrische Leistung Wp der Pumpe durch den Korrekturkoeffizienten k2 der elektrischen Leistung der Pumpe multipliziert, um die elektrische Leistung Wp' (= k2 × Wp) der Pumpe zu erhalten. Dann wird bei einem Schritt S4 die elektrische Leistung Wp' der Pumpe der Kraftstoffpumpe 37 (oder dem Elektromotor 36) zugeführt.
Wie dies vorstehend beschrieben ist, wird die elektrische Leistung der Pumpe entsprechend der Kraftstoffeinspritzmenge unter Verwendung der Messung des Kraftstoffdrucksensors 43 korrigiert. Dann wird die korrigierte elektrische Leistung der Pumpe dem Elektromotor 36 zugeführt, um die Kraftstoffpumpe 37 anzutreiben. Infolge dessen wird die Kraftstoffpumpe 37 noch genauer gesteuert, und das Ansprechverhalten der Kraftstoffpumpe 37 ist verbessert. Es sollte beachtet werden, dass diese Steuerung unter Verwendung der einzigen Elektropumpeneinheit 35 möglich ist, die den Kraftstoffdruck erhöht, und dieselbe Steuerung kann nicht durch das bislang vorgeschlagene System erreicht werden, bei dem die mechanische Pumpe durch die Drehung der Kraftmaschine angetrieben wird.
Die Fig. 7 zeigt eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffdruck im Inneren der Abgabeleitung 42 und einem Kraftstoffeinspritzsignal (Kraftstoffeinspritzzeitgebung), das dem jeweiligen Kraftstoffeinspritzventil 45 zugeführt wird (die Zyklusreihenfolge der Zylinder ist #1, #3, #4 and #2, wie dies in der Fig. 7 gezeigt ist). Der Druck in der Abgabeleitung 42 ändert sich synchron mit der Drehung der Kraftstoffpumpe 37. Der Kraftstoffdruck im Inneren der Abgabeleitung 42 steigt während des Pumpenhubs der Kraftstoffpumpe 37 an. Zwei der Kraftstoffeinspritzventile 45 spritzen Kraftstoff einmal pro Umdrehung der Kraftmaschine ein.
Angesichts der vorstehend beschriebenen Umstände stellt die ECU 32 bei dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel die Drehzahl des Elektromotors 36 so ein, dass die für eine Umdrehung der Kraftstoffpumpe 37 erforderliche Zeit verglichen mit jener Zeit verkürzt ist, die für eine Umdrehung der Kraftmaschine erforderlich ist, wie dies in der Fig. 7 gezeigt ist. Folglich sind die Drehung der Kraftstoffpumpe 37 und die Drehung der Kraftmaschine nicht synchronisiert. Aus diesem Grund ist es weiterhin möglich, eine nicht gewünschte Wirkung zu verhindern, bei dem das Kraftstoffeinspritzventil 45 eines vorgegebenen Zylinders den Kraftstoff mit einem niedrigerem oder höheren Druck als die Kraftstoffeinspritzventile 45 in den anderen Zylindern einspritzt, auch wenn sich der Kraftstoffdruck ändert. Infolge dessen wird das Gasgemisch in den jeweiligen Zylindern #1, #4, #3 und #2 im Allgemeinen homogen. Dies kann eine Änderung des Drehmoments der Kraftmaschine sowie eine Verschlechterung der Emissionen unterdrücken.
Wie dies durch eine Zweipunktstrichlinie in der Fig. 7 angegeben ist, kann es im Gegensatz dazu passieren, dass das Kraftstoffeinspritzventil 45 eines vorgegebenen Zylinders den Kraftstoff bei einem niedrigeren oder höheren Druck als die Kraftstoffeinspritzventile 45 der anderen Zylinder aufgrund der Kraftstoffdruckänderungen einspritzt, wenn die Drehung der Elektropumpeneinheit 35 und die Drehung der Kraftmaschine synchronisiert sind. Folglich können die Kraftstoffeinspritzventile 45 zum Beispiel den Kraftstoff mit einem relativ niedrigen Druck in die Zylinder #1, #4 einspritzen, und die Kraftstoffeinspritzventile 45 können den Kraftstoff mit einem relativ hohen Druck in die Zylinder #3, #2 einspritzen. Somit wird das Gasgemisch in der Brennkammer 15 des jeweiligen Zylinders #1, #4 mager, und das Gasgemisch in der Brennkammer 15 der jeweiligen Zylinder #3, #2 wird fett.

Abwandlungen

(1) Elektropumpeneinheit

Bei einer in der Fig. 9A gezeigten Abwandlung ist die Elektropumpeneinheit 35 durch eine Elektropumpeneinheit 50 ausgetauscht. Die Elektropumpeneinheit 50 hat einen Elektromotor 51, eine erste Kraftstoffpumpe 52 und eine zweite Kraftstoffpumpe 54, die durch den Elektromotor 51 angetrieben werden. Ein Auslass 53 der ersten Kraftstoffpumpe 52 ist mit einem Einlass 55 der zweiten Kraftstoffpumpe 54 verbunden. Kraftstoff wird aus dem Kraftstoffbehälter 38 durch einen Einlass 70 der ersten Kraftstoffpumpe 52 aufgenommen und aus einem Auslass 71 der zweiten Kraftstoffpumpe 54 zu der Kraftstoffleitung 40 ausgelassen. Durch diese Anordnung kann die Elektropumpeneinheit 50 in vorteilhafter Weise einen höheren Auslassdruck erreichen.
Bei einer in der Fig. 9B gezeigten anderen Abwandlung ist die Elektropumpeneinheit 35 durch eine Elektropumpeneinheit 63 ausgetauscht worden. Die Elektropumpeneinheit 63 hat einen ersten Elektromotor 57, einen zweiten Elektromotor 60, eine erste Kraftstoffpumpe 48, die durch den ersten Elektromotor 57 angetrieben wird, und eine zweite Kraftstoffpumpe 61, die durch den zweiten Elektromotor 60 angetrieben wird. Ein Auslass 59 der ersten Kraftstoffpumpe 58 ist mit einem Einlass 62 der zweiten Kraftstoffpumpe 61 verbunden. Kraftstoff wird von dem Kraftstoffbehälter 38 durch einen Einlass 72 der ersten Kraftstoffpumpe 58 aufgenommen und aus einem Auslass 73 der zweiten Kraftstoffpumpe 61 zu der Kraftstoffleitung 40 ausgelassen. Die elektrische Pumpeneinheit 63, die in dieser Art und Weise aufgebaut ist, kann den folgenden Vorteil bieten. Und zwar können die erste Kraftstoffpumpe 58 und die zweite Kraftstoffpumpe 61 durch ein höchsteffizientes Antriebsmoment angetrieben werden.

(2) Einspritzlöcher der Düse

Bei einer in der Fig. 10A gezeigten Abwandlung ist jedes Kraftstoffeinspritzventil 45 an dem oberen Abschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 so gesichert, dass jedes Kraftstoffeinspritzventil 45 den Kraftstoff einheitlich über die Brennkammer 15 durch die Einspritzlöcher einspritzt, die in der Düse 46 des Kraftstoffeinspritzventils 45 so ausgebildet sind, dass sie sich im Allgemeinen in der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 45 erstrecken.
Bei einer in der Fig. 10B gezeigten Abwandlung hat die Düse 46 von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 Einspritzlöcher, durch die der Kraftstoff einheitlich über die obere Fläche 12a des Kolbens 12 eingespritzt wird, und Einspritzlöcher, durch die der Kraftstoff zu zwei Abgasventilen 17 eingespritzt wird. Die meisten (z. B. elf Löcher) der Einspritzlöcher, die zum Einspritzen des Kraftstoffes über die obere Fläche 12a des Kolbens 12 verwendet werden, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich im Allgemeinen in einer schrägen Richtung bezüglich der axialen Richtung erstrecken, und der Rest (z. B. vier Löcher) der Einspritzlöcher, die zum Einspritzen des Kraftstoffes zu den Abgasventilen 17 verwendet werden, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich im Allgemeinen in der axialen Richtung erstrecken. Die Abgasventile 17 werden mehr als irgendein anderer Abschnitt in der Brennkammer 15 erwärmt. Somit wird die Verdampfung des Kraftstoffes dadurch unterstützt, dass der Kraftstoff auf die Abgasventile 17 aufgebracht wird, so dass ein zufriedenstellendes Gasgemisch im Inneren der Brennkammer 15 vorgesehen werden kann.
Bei einer in der Fig. 10C gezeigten Abwandlung hat die Düse 46 von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 Einspritzlöcher, durch die der Kraftstoff einheitlich über die obere Fläche 12a des Kolbens 12 eingespritzt wird, und Einspritzlöcher, durch die der Kraftstoff zu der Zündkerze 23 eingespritzt wird. Die meisten (z. B. 13 Löcher) der Einspritzlöcher, die zum Einspritzen des Kraftstoffes über der oberen Fläche 12a des Kolbens 12 verwendet werden, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich im Allgemeinen in einer schrägen Richtung hinsichtlich der axialen Richtung erstrecken, und der Rest (z. B. zwei Löcher) der Einspritzlöcher, die zum Einspritzen des Kraftstoffes zu der Zündkerze 23 verwendet werden, sind jeweils so ausgebildet, dass sie sich im Allgemeinen in der axialen Richtung erstrecken. Durch die Erzeugung eines fetten Gasgemisches nahe der Zündkerze 23 in dieser Art und Weise kann das Zündvermögen des Kraftstoffes weiter verbessert werden.

(3) Abgabeleitung

Bei einer in der Fig. 11 gezeigten Abwandlung ist ein Verbindungsabschnitt 41a der Kraftstoffleitung 40 aus einem flexiblen Rohr oder aus einem flexiblen Material (aus einem Drahtgewebe, Gummi und Harz) ausgebildet, das einen relativ hohen Druck standhalten kann und Schwingungen der Kraftmaschine absorbieren kann. In diesem Fall kann der Verbindungsabschnitt 41a so angeordnet sein, dass er sich in einer Richtung senkrecht zu der Abgabewelle der Kraftmaschine erstreckt. Jedoch sollte beachtet werden, dass der Verbindungsabschnitt 41a alternativ so angeordnet sein kann, dass er sich in einer Richtung parallel zu der Abgabewelle der Kraftmaschine erstreckt.

(4) Kraftstoffdrucksensor

Bei einer in der Fig. 12A gezeigten Abwandlung ist ein Kraftstoffdrucksensor 65, angrenzend an den Auslass der Kraftstoffpumpe 37 angeordnet. In diesem Fall kann der festgelegte Druck der Kraftstoffpumpe 37 direkt auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 65 gesteuert werden. Jedoch kann eine Kraftstoffeinspritzmenge, die auf der Grundlage einer Einspritzzeitperiode des Kraftstoffeinspritzventils 45 und eines Drucks in der Abgabeleitung 42 bestimmt ist, nicht genau gesteuert werden. Anders gesagt unterscheidet sich der Kraftstoffdruck an dem Punkt angrenzend an dem Auslass 39 der Kraftstoffpumpe 37 von dem Kraftstoffdruck im Inneren der Abgabeleitung 42. Somit kann eine Bestimmung einer Einspritzzeitperiode auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 65 einen Fehler der Kraftstoffeinspritzmenge hervorrufen.
In diesem Fall ist es daher vorzuziehen, eine Einspritzzeitperiode zu bestimmen, indem ein Druck in der Abgabeleitung 42 auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 65 geschätzt wird. Der geschätzte Druck in der Abgabeleitung 42 kann unter Verwendung einer vorbestimmten Schätzgleichung erhalten werden. Alternativ kann der geschätzte Druck in der Abgabeleitung 42 durch Simulationen von verschiedenen Modellen erhalten werden, die unter Verwendung der Kraftstoffpumpe 37, der Kraftstoffleitung 40, der Abgabeleitung 42 und den Kraftstoffeinspritzventilen 45 aufgebaut sind.
Bei einer in der Fig. 12B gezeigten Abwandlung ist ein erster Kraftstoffdrucksensor 67 in der Abgabeleitung 42 vorgesehen, und ein zweiter Kraftstoffdrucksensor 68 ist, angrenzend an dem Auslass 39 der Kraftstoffpumpe 37 vorgesehen. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass eine Einspritzzeitperiode auf der Grundlage der Messung von dem ersten Kraftstoffdrucksensor 67 bestimmt wird, und der festgelegte Druck der Kraftstoffpumpe 37 wird auf der Grundlage der Messung von dem zweiten Kraftstoffdrucksensor 68 gesteuert.

(5) Dazugehörige Steuerung bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine

Die elektrische Leitung, die von der Batterie 74 zu der Startvorrichtung 29 zugeführt werden kann, ist auf einen vorbestimmten maximalen Betrag begrenzt, und dieser maximale Betrag ändert sich auf der Grundlage eines Batterieladeniveaus und der Temperatur der Batterie. Wenn die zum Antreiben der Startvorrichtung 29 erforderliche Leistung geringer ist als der vorbestimmte maximale Betrag, dann hat die Batterie eine überschüssige Energie. Angesichts dieses Umstandes wird bei einer in der Fig. 13A gezeigten Abwandlung der Elektromotor 36 zum Antreiben der Kraftstoffpumpe 37 nicht vollständig gestoppt, wenn der Zündschlüssel 33 zu der Startposition geschaltet wird. Anstatt den Elektromotor 36 zu stoppen, wird der Elektromotor 36 weiterhin durch die überschüssige elektrische Energie angetrieben, die in der Batterie verblieben ist, während die Startvorrichtung 29 angetrieben wird. Kurz gesagt hat der Antriebsvorgang der Startvorrichtung 29 Priorität gegenüber dem Antriebsvorgang des Elektromotors 36.
Die Startvorrichtung 29 und der Elektromotor 36 benötigen eine beträchtlich große elektrische Energie verglichen mit den anderen elektrischen Bauteilen, die an dem Fahrzeug angebracht sind. Eine einfache Summe der durch die Startvorrichtung 29 erforderlichen Energie und der durch den Elektromotor 36 erforderlichen Energie überschreitet häufig die Zuführungskapazität der Batterie. Somit ist es wirksam, den Elektromotor 36 und die Startvorrichtung 29 in Zusammenwirkung bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine zu steuern.
Bei einer in der Fig. 13B gezeigten Abwandlung wird der Elektromotor 36 zum Antreiben der Kraftstoffpumpe 37 betätigt, wenn der Zündschlüssel 33 dem Zündschalter 75 betätigt. In jenem Fall, wenn der Kraftstoffdruck einen vorbestimmten Druck (Pm) nicht erreicht hat, wenn der Zündschlüssel 33 zu der Startposition geschaltet wird, dann wird der Elektromotor 36 weiterhin angetrieben, ohne dass die Startvorrichtung 29 angetrieben wird. In jenem Fall, wenn der Kraftstoffdruck den vorbestimmten Kraftstoffdruck Pm überschritten hat, dann wird im Gegensatz dazu der Antriebsvorgang des Elektromotors 36 gestoppt, und der Antriebsvorgang der Startvorrichtung 29 wird gestartet. Danach wird der Antriebsvorgang der Startvorrichtung 29 gestoppt, und der Antriebsvorgang des Elektromotors 36 wird erneut gestartet, wenn die Drehzahl der Kraftmaschine 400 U/min überschritten hat.
Während der Kraftstoffdruck unter den vorbestimmten Druck ist, ist eine Kraftstoffeinspritzmenge unzureichend, und die Zerstäubung des Kraftstoffes ist unzureichend. In einem derartigen Fall kann eine zufriedenstellende Verbrennung nicht erzielt werden, auch wenn die Kraftmaschine durch die Startvorrichtung 29 gedreht wird. Jedoch ist es durch ein Verzögern des Antriebsvorgangs der Startvorrichtung 29 bis zum Erreichen des vorbestimmten Kraftstoffdruckes möglich, eine zufriedenstellende Verbrennung zu erzielen und das Startvermögen der Kraftmaschine zu verbessern.

(6) Korrektur der Einspritzzeitperiode auf der Grundlage des Zylinderdrucks

Eine Korrektur einer Einspritzzeitperiode auf der Grundlage eines Druckes in der Brennkammer 15 wird beschrieben (nachfolgend wird dieser Druck als ein Zylinderdruck bezeichnet). Wie dies in der Fig. 14B gezeigt ist, ist der Druck in der Brennkammer 15 während des Einlasshubes im Wesentlichen konstant, und er erhöht sich während des Verdichtungshubes allmählich. Am Mittelpunkt des Verdichtungshubes wird der Kraftstoff gezündet. Eine in die Brennkammer 15 durch das Kraftstoffeinspritzventil 45 einzuspritzende Kraftstoffeinspritzmenge wird durch einen Druck Pc in der Brennkammer 15 beeinflusst (nachfolgend wird dieser Druck als ein Einspritzzeitzylinderdruck bezeichnet) und zwar im Zeitraum der Kraftstoffeinspritzung. Auch wenn die selbe Einspritzzeitperiode bei jeder Kraftstoffeinspritzung verwendet wird, können die folgenden Vorgänge auftreten. Und zwar wird eine relativ große Kraftstoffeinspritzmenge während des Einlasshubes und der ersten Hälfte des Verdichtungshubes eingespritzt, bei dem der Einspritzzeitzylinderdruck Pc relativ niedrig ist, und eine relativ kleine Kraftstoffeinspritzmenge wird während der zweiten Hälfte des Verdichtungshubes eingespritzt, bei dem der Einspritzzeitzylinderdruck Pc relativ groß ist. Um eine sehr genaue Einspritzung in die Brennkammer 15 zu erreichen, ist es daher vorzuziehen, die Einspritzzeitperiode auf der Grundlage des Einspritzzeitzylinderdrucks Pc zu korrigieren.
Wie dies in der Fig. 14A gezeigt ist, bestimmt die ECU 32 insbesondere die Einspritzzeitperiode und die Einspritzzeitgebung auf der Grundlage des Betriebszustandes der Kraftmaschine. Der Einspritzzeitzylinderdruck Pc in der Brennkammer 15 wird durch eine Druckerfassungseinrichtung wie zum Beispiel einen Zylinderdrucksensor gemessen, und der gemessene Druck wird in die ECU 32 eingegeben. Dann wird die Einspritzzeitperiode, d. h. eine Ventilöffnungszeitperiode des Kraftstoffeinspritzventils 45, so korrigiert, dass sie kürzer ist, wenn der gemessene Einspritzzeitzylinderdruck Pc relativ niedrig ist. Darüber hinaus wird die Einspritzzeitperiode, d. h. die Ventilöffnungszeitperiode des Kraftstoffeinspritzventils 45, so korrigiert, dass sie länger wird, wenn der gemessene Einspritzzeitzylinderdruck Pc relativ groß ist. Durch Korrigieren der Einspritzzeitperiode auf der Grundlage des Einspritzzeitzylinderdruckes Pc in dieser Art und Weise kann eine Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Einspritzzeitzylinderdruck Pc eingespritzt werden.
Der Einspritzzeitzylinderdruck Pc kann unter Verwendung einer mathematischen Funktion bestimmt werden, die auf der Grundlage der Einspritzzeitgebung und einer Menge des Gasgemisches vorbestimmt ist, welche in die Brennkammer 15 gefüllt wird, oder einer Einlassluftmenge. Alternativ kann der Einspritzzeitzylinderdruck Pc unter Verwendung einer Abbildung bestimmt werden, die im Voraus auf der Grundlage der Kraftstoffeinspritzzeitgebung vorbereitet wurde.
Alternativ kann eine sehr genaue Zylindereinspritzung erreicht werden, indem ein festgelegter Kraftstoffdruck Pf auf der Grundlage des Einspritzzeitzylinderdruckes Pc korrigiert wird, ohne dass die Einspritzzeitperiode gemäß der vorstehenden Beschreibung korrigiert wird. Insbesondere ist eine Kraftstoffeinspritzmenge proportional zu einer Quadratwurzel einer Differenz (Pf - Pc) zwischen dem festgelegten Kraftstoffdruck Pf und dem Einspritzzeitzylinderdruck Pc. Somit wird der Einspritzzeitzylinderdruck Pc durch das vorstehend erwähnte Verfahren berechnet. Die Quadratwurzel von (Pf - Pc) ist konstant, indem ein höherer festgelegter Kraftstoffdruck Pf vorgegeben wird, wenn der Einspritzzeitzylinderdruck Pc relativ hoch ist, und indem ein kleinerer festgelegter Kraftstoffdruck Pf vorgegeben wird, wenn der Einspritzzeitzylinderdruck Pc relativ niedrig ist. Selbst in dieser Art und Weise kann eine Kraftstoffeinspritzmenge entsprechend dem Einspritzzeitzylinderdruck Pc eingespritzt werden.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen zusammengefasst werden.

Elektropumpeneinheit

Die Elektropumpeneinheit 35 kann einen Elektromotor 36 und eine Kraftstoffpumpe 37 aufweisen. Alternativ kann die Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 einen oder zwei Elektromotoren 36, 51, 57, 60 und einen oder zwei Kraftstoffpumpen 37, 52, 54, 58, 61 aufweisen.
Der Antriebsvorgang der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 mit der von der Batterie 74 zugeführten Leistung ist folgendermaßen. Bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine kann die Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 vor der Aktivierung der Startvorrichtung 29 angetrieben werden. Um dies zu erreichen, kann erstens die Leistung von der Batterie 74 ausschließlich zum Antreiben der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 verwendet werden, bis der Zündschlüssel 33 zu der Startposition geschaltet wird, wenn der Zündschlüssel 33 in den Zündschalter 75 eingefügt ist. Zweitens kann die Leistung von der Batterie 75 zum Antreiben sowohl der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 als auch des Elektromotors (Startvorrichtung) 29 zum Starten der Kraftmaschine verwendet werden, bis eine Drehzahl der Kraftmaschine einen vorbestimmten Wert erreicht, nachdem das Positionieren des Zündschlüssels 33 zu der Startposition erfolgt ist. Drittens kann nach der Positionierung des Zündschlüssels 33 zu der Startposition die Leistung von der Batterie 74 im Wesentlichen ausschließlich zum Antreiben der Startvorrichtung 20 verwendet werden, bis ein Kraftstoffdruck in der entsprechenden Brennkammer 15 einen vorbestimmten Wert erreicht.
Es ist vorzuziehen, dass die Drehzahl der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 und die Drehzahl der Kraftmaschine nicht synchronisiert sind.

Kraftstoffeinspritzventil

Die Düse 46 von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 hat die Einspritzlöcher 47a, 47b. Die Einspritzlöcher 47a, 47b können so orientiert sein, dass Kraftstoff durch die Einspritzlöcher 47a, 47b eingespritzt wird und somit im gesamten Innenraum der Brennkammer 15 verteilt wird. Alternativ können die Einspritzlöcher 47a, 47b so orientiert sein, dass Kraftstoff durch die Einspritzlöcher 47a, 47b eingespritzt wird und somit über der oberen Fläche des Kolbens 12 und zu den Abgasventilen 17 verteilt wird. Des Weiteren können die Einspritzlöcher 47a, 47b alternativ so orientiert sein, dass Kraftstoff durch die Einspritzlöcher 47a, 47b eingespritzt und somit zu der oberen Fläche des Kolbens 12 und zu der Zündkerze 23 verteilt wird. In jedem dieser Fälle ist es wünschenswert, dass jedes Kraftstoffeinspritzventil 45 an dem Seitenabschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 gesichert ist und sich im Allgemeinen in der schrägen Richtung bezüglich der axialen Richtung der entsprechenden Zylinderbohrung 11 erstreckt.
Des Weiteren können die Einspritzlöcher 47a, 47b alternativ so orientiert sein, dass Kraftstoff durch die Einspritzlöcher 47a, 47b eingespritzt und somit einheitlich über der oberen Fläche des Kolbens 12 verteilt wird. In einem derartigen Fall ist es wünschenswert, dass jedes Kraftstoffeinspritzventil 45 an dem oberen Abschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 gesichert ist und sich in der axialen Richtung der entsprechenden Zylinderbohrung 11 erstreckt. Darüber hinaus kann eine Heizvorrichtung (nicht gezeigt) bei dem Kraftstoffeinspritzventil 45 angeordnet sein, um die Einspritzdüse 46 auf eine relativ hohe Temperatur zu heizen, damit die Verdampfung des Gasgemisches unterstützt wird.
Die Festlegung des Kraftstoffdruckes des Kraftstoffeinspritzventils 45 ist folgendermaßen. Im Falle der vorliegenden Erfindung, bei der lediglich eine elektrische Pumpeneinheit 35, 50, 63 verwendet wird, wenn ein Kraftstoffdruck von 5 bis 14 MPa wie in dem Fall der bislang vorgeschlagenen mechanischen Pumpe verwendet wird, dann können Probleme hinsichtlich des Wirkungsgrades, der Haltbarkeit, einer Pumpengröße, einer Antriebsenergie etc. der Elektropumpe auftreten. Somit wird der minimal mögliche Kraftstoffdruck bei der vorliegenden Erfindung verwendet, der das Aufrechterhalten der gewünschten Kraftmaschinenfunktion ermöglicht. Es sollte jedoch beachtet werden, dass der Kraftstoffeinspritzdruck größer als ein Druck in der Brennkammer 15 sein muss, der während des Verdichtungshubes gemessen wird, da der Kraftstoff direkt in die Brennkammer 15 (Zylinderbohrung 11) durch das Kraftstoffeinspritzventil 45 eingespritzt wird.
Insbesondere beträgt ein allgemeines Verdichtungsverhältnis eines Benzinmotors ungefähr 10. Wenn die Luft mit 0,1 MPa eingesaugt wird und ungefähr zehnfach verdichtet wird, dann erreicht der Druck in der entsprechenden Brennkammer ungefähr 1 MPa. Wenn der Kraftstoffdruck gleich wie oder größer als dieser Druck ist, dann kann der Kraftstoff somit in die Brennkammer auch während des Verdichtungshubes eingespritzt werden. Deshalb wird 1 MPa als der minimal festgelegte Kraftstoffdruck (Zylinderdruck während des Verdichtungshubes) der Hochdruckelektropumpe bei der vorliegenden Erfindung ausgewählt.
Die Fig. 8A zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Pumpengröße und einem festgelegten Kraftstoffdruck der Elektropumpeneinheit, und die Fig. 8B zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Antriebsleistung und einem festgelegten Kraftstoffdruck der Elektropumpeneinheit. Diese graphischen Darstellungen zeigen, dass sowohl die Pumpengröße als auch die Antriebsleistung beträchtlich ansteigen, wenn der Kraftstoffdruck 5 MPa überschreitet. Angesichts des vorstehend beschriebenen Umstandes wird 5 MPa als die Obergrenze des festgelegten Kraftstoffdruckes bei der vorliegenden Erfindung ausgewählt.
Die Kraftmaschinenfunktion kann dadurch verbessert werden, dass eine Änderung des Kraftstoffdruckes in einem Bereich von 1 bis 5 MPa auf der Grundlage des Betriebszustandes der Kraftmaschine zugelassen wird. Außerdem ist es vorzuziehen, einen relativ hohen Kraftstoffdruck (festgelegter Kraftstoffdruck) jedes Mal dann zu verwenden, wenn die Kraftmaschine angelassen wird, im Zeitraum einer hohen Last und einer hohen Drehzahl der Kraftmaschine (d. h. im Zeitraum eines Kraftmaschinenbetriebes bei relativ hoher Last und bei einer relativ hohen Drehzahl) und im Zeitraum eines kalten Betriebes der Kraftmaschine, wenn eine relativ große Kraftstoffmenge eingespritzt werden muss, und wenn eine Zerstäubung des Kraftstoffes erforderlich ist. Außer in diesen Zuständen ist es vorzuziehen, einen relativ niedrigen Kraftstoffdruck zu verwenden.
Darüber hinaus kann der festgelegte Kraftstoffdruck bei der Kraftstoffeinspritzung durch das Kraftstoffeinspritzventil auf der Grundlage eines Druckes in der Brennkammer bei dem Einspritzen variiert werden. Außerdem kann eine Kraftstoffeinspritzzeitperiode auf der Grundlage des Druckes in der Brennkammer korrigiert werden.

Rohranordnung

Die Rohranordnung 40 bis 42 hat vorzugsweise die Kraftstoffleitung 40, die sich von der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 zu dem Kraftmaschinenhauptkörper 10 erstreckt, und die Abgabeleitung 42, die den Kraftstoff zu den verschiedenen Brennkammern 15 des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 verteilt. Ein Druckbeaufschlagungsmechanismus ist in der Rohranordnung 40 bis 42 vorgesehen. Hierbei meint "kein Druckbeaufschlagungsmechanismus" das Fehlen einer Pumpeneinrichtung (ungeachtet dessen, ob es eine elektrische oder mechanische Bauart ist) oder dergleichen zum Anheben des Kraftstoffdruckes.
In jenem Fall, in dem der Verbindungsabschnitt 41 zwischen der Kraftstoffleitung 40 und den verschiedenen Kraftstoffeinspritzventilen 45 starr ist, ist es vorzuziehen, dass der Verbindungsabschnitt 41 parallel zu der Abgabewelle (d. h. die axiale Richtung X der Abgabewelle) der Kraftmaschine angeordnet ist. Andererseits kann in jenem Fall, in dem der Verbindungsabschnitt flexibel ist, der Verbindungsabschnitt sich parallel zu der Abgabewelle der Kraftmaschine erstrecken, oder er kann sich in einer Richtung senkrecht zu der Abgabewelle der Kraftmaschine erstrecken.

Andere Bauteile

(1) Turbolader

Ein Turbolader 76 ist mit der Einlassseite des Kraftmaschinenhauptkörpers 10 verbunden, und der festgelegte Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil 45 kann sich in einem Bereich von 1 bis 5 MPa in Abhängigkeit von einem Ladedruck des Turboladers 76 ändern.

(2) Kraftstoffdrucksensor und ECU

Der Kraftstoffdrucksensor 43, 67 kann in der Kraftstoffleitung 40 oder in der Abgabeleitung 42 nahe den Kraftstoffeinspritzventilen 45 vorgesehen sein (d. h. zumindest von einem der Kraftstoffeinspritzventile 45). Ein Kraftstoffdruck an dem Auslass 39, 71, 73 der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 kann auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 43, 67 geschätzt werden. Eine Drehzahl der Elektropumpeneinheit 35, 50 63 kann durch die ECU 32 auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdruckes gesteuert werden. Das Schätzen des Kraftstoffdruckes an dem Auslass 39, 71, 73 der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 kann dadurch bewirkt werden, dass eine vorbestimmte Schätzgleichung in der ECU 32 gespeichert wird, oder indem Schätzwerte in der ECU 32 gespeichert werden. Die Schätzwerte können durch Simulationen erhalten werden, die jeweils unter Verwendung eines Modells der Kraftstoffleitung 40 und der Abgabeleitung 42 durchgeführt werden.
Außerdem kann der Kraftstoffdrucksensor 65, 68 an dem Auslass 39, 71, 73 der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 vorgesehen sein. Ein Kraftstoffdruck nahe den Kraftstoffeinspritzventilen 45 kann auf der Grundlage der Messung von dem Kraftstoffdrucksensor 65, 68 geschätzt werden, der an dem Auslass 39, 71, 73 der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 vorgesehen ist. Dann kann eine Antriebszeitperiode des Kraftstoffeinspritzventils 45 durch die ECU 32 auf der Grundlage des geschätzten Kraftstoffdruckes gesteuert werden.
Des Weiteren kann der erste Kraftstoffdrucksensor 67 angrenzend an den Kraftstoffeinspritzventilen 45 (oder zumindest von einem der Kraftstoffeinspritzventile 45) vorgesehen sein, und der zweite Kraftstoffdrucksensor 68 kann an dem Auslass 39, 71, 73 der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 vorgesehen sein. In diesem Fall berechnet die ECU 32 eine Antriebszeitperiode des Kraftstoffeinspritzventils 45 auf der Grundlage der Messung des ersten Kraftstoffdrucksensors 67. Dann berechnet die ECU eine erwartete elektrische Leistung, die der Elektropumpeneinheit 35, 50, 63 zugeführt werden muss. Dann korrigiert die ECU 32 die berechnete elektrische Leistung auf der Grundlage der Messung von dem zweiten Kraftstoffdrucksensor 68.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen werden dem Fachmann plausibel sein. Die Erfindung ist mit ihren breiteren Fachbegriffen daher nicht auf die spezifischen Einzelheiten, dargestellten Geräte und dargestellten Beispiele beschränkt, die hierin gezeigt und beschrieben sind.
Ein Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem hat einen Kraftstoffbehälter 38, eine einzige Elektropumpeneinheit 35, 50, 63, eine Vielzahl Kraftstoffeinspritzventile 45 und eine Rohranordnung 40 bis 42. Die Pumpeneinheit ist in dem Kraftstoffbehälter vorgesehen und hat einen Einlass zum Aufnehmen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter und einen Auslass zum Auslassen des Kraftstoffes. Die Einspritzventile sind an einem Kraftmaschinenhauptkörper gesichert. Jedes Kraftstoffeinspritzventil hat eine Düse 46, die in einer entsprechenden Brennkammer 15 angeordnet ist und den von der Pumpeneinheit zugeführten Kraftstoff direkt in die entsprechende Brennkammer einspritzt. Die Rohranordnung verbindet die Elektropumpeneinheit mit jedem Kraftstoffeinspritzventil. Die Pumpeneinheit ist die einzige Pumpe zum Zuführen des Kraftstoffes zu den Kraftstoffeinspritzventilen.

Claims

1. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem für eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei die Kraftmaschine einen Kraftmaschinenhauptkörper (10) aufweist, der eine Vielzahl Zylinderbohrungen (11) und eine Vielzahl Kolben (12) aufweist, und jeder Kolben (12) ist in einer entsprechenden Zylinderbohrung (11) aufgenommen und definiert eine Brennkammer (15) in der entsprechenden Zylinderbohrung (11), wobei das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem ist gekennzeichnet durch
einen Kraftstoffbehälter (38), der Kraftstoff aufnimmt;
eine einzige Elektropumpeneinheit (35, 50, 63), die in dem Kraftstoffbehälter (38) vorgesehen ist und einen Einlass (34, 70, 72) zum Aufnehmen des Kraftstoffes in dem Kraftstoffbehälter (38) und einen Auslass (39, 71, 73) zum Auslassen des Kraftstoffes aufweist;
ein Vielzahl Kraftstoffeinspritzventile (45), die an dem Kraftmaschinenhauptkörper (10) gesichert sind, wobei jedes Kraftstoffeinspritzventil (45) eine Düse (46) aufweist, die in einer entsprechenden Brennkammer (15) angeordnet ist und den von der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) zugeführten Kraftstoff direkt in die entsprechende Brennkammer (15) einspritzt; und
eine Rohranordnung (40 bis 42), die den Auslass (39, 71, 73) der Elektropumpeneinheit (35) mit jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) verbindet, wobei die einzige Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) die einzige Pumpe zum Zuführen des Kraftstoffes zu den Kraftstoffeinspritzventilen ist.

2. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35) einen einzigen Elektromotor (36) und eine einzige Kraftstoffpumpe (37) aufweist, die durch den Elektromotor (36) angetrieben ist.

3. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) einen oder zwei Elektromotoren (36, 51, 57, 60) und eine oder zwei Kraftstoffpumpen (37, 52, 54, 58, 61) aufweist, die durch den einen oder durch die beiden Elektromotoren (51, 57, 60) angetrieben sind.

4. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse (46) eine Vielzahl Einspritzlöcher (47a, 47b) aufweist, die so orientiert sind, dass sie den Kraftstoff in die gesamte entsprechende Brennkammer (15) einspritzen.

5. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse (46) eine Vielzahl Einspritzlöcher (47a, 47b) aufweist, die so orientiert sind, dass sie den Kraftstoff über eine ganze obere Fläche eines entsprechenden Kolbens (12) einheitlich einspritzen.

6. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kraftstoffeinspritzventil (45) an einem oberen Abschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers (10) so gesichert ist, dass sich jedes Kraftstoffeinspritzventil (45) im Allgemeinen in einer axialen Richtung einer entsprechenden Zylinderbohrung (11) erstreckt.

7. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Kraftmaschinenhauptkörper (10) des Weiteren eine Vielzahl Abgasventile (17) aufweist, von denen jedes in einer entsprechenden Brennkammer (15) angeordnet ist, und das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem ist, dadurch gekennzeichnet, dass
jede Düse (46) eine Vielzahl Einspritzlöcher (47a, 47b) aufweist;
zumindest eines der Einspritzlöcher (47a, 47b) von jeder Düse (46) so orientiert ist, dass es den Kraftstoff zu einer oberen Fläche eines entsprechenden Kolbens (12) einspritzt; und
zumindest ein anderes der Einspritzlöcher (47a, 47b) von jeder Düse (46) so orientiert ist, dass es den Kraftstoff zu einem entsprechenden Abgasventil (17) einspritzt.

8. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Kraftmaschinenhauptkörper (10) des Weiteren eine Vielzahl Zündkerzen (23) aufweist, von denen jede in einer entsprechenden Brennkammer (15) angeordnet ist, und das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass
jede Düse (46) eine Vielzahl Einspritzlöcher (47a, 47b) aufweist;
zumindest eines der Einspritzlöcher (47a, 47b) so orientiert ist, dass es den Kraftstoff zu einer oberen Fläche eines entsprechenden Kolbens (12) einspritzt; und
zumindest ein anderes der Einspritzlöcher (47a, 47b) so orientiert ist, dass es den Kraftstoff zu einer entsprechenden Zündkerze (23) einspritzt.

9. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kraftstoffeinspritzventil (45) an einem Seitenabschnitt des Kraftmaschinenhauptkörpers (10) so gesichert ist, dass sich jedes Kraftstoffeinspritzventil (45) im Allgemeinen in einer schrägen Richtung bezüglich einer axialen Richtung einer entsprechenden Zylinderbohrung (11) erstreckt.

10. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein festgelegter Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) in einem Bereich von 1 bis 5 MPa liegt.

11. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein festgelegter Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) innerhalb eines Bereiches von 1 bis 5 MPa in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Kraftmaschine variabel ist.

12. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
ein festgelegter Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) in einem Bereich von 1 bis 5 MPa liegt;
der festgelegte Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) während eines Anlassvorganges der Kraftmaschine, während eines Hochlastbetriebs und eines Betriebs mit hoher Drehzahl der Kraftmaschine sowie während eines kalten Betriebs der Kraftmaschine relativ hoch ist; und
der festgelegte Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) außer während des Anlassvorganges der Kraftstoffmaschine, außer während des Hochlastbetriebes und außer während des Betriebes mit hoher Drehzahl der Kraftmaschine und außer während des kalten Betriebes der Kraftmaschine relativ niedrig ist.

13. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei der Kraftmaschinenhauptkörper (10) einen Turbolader (76) aufweist, der mit einer Einlassseite des Kraftmaschinenhauptkörpers (10) verbunden ist, und das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass ein festgelegter Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) innerhalb eines Bereiches von 1 bis 5 MPa in Abhängigkeit von einem Ladedruck des Turboladers (76) variabel ist.

14. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein festgelegter Kraftstoffdruck von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) in Abhängigkeit von einem Druck in der entsprechenden Brennkammer (15) variabel ist, wenn der Kraftstoff von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) eingespritzt wird.

15. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Kraftstoffeinspritzventil (45) so aufgebaut ist, dass eine Kraftstoffeinspritzzeitperiode von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) auf der Grundlage eines Druckes in der entsprechenden Brennkammer (15) korrigiert wird, wenn der Kraftstoff von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) eingespritzt wird.

16. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung (40 bis 42) eine Kraftstoffleitung (40) und eine Abgabeleitung (42) aufweist, wobei sich die Kraftstoffleitung (40) von der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) zu dem Kraftmaschinenhauptkörper (10) erstreckt, und wobei die Abgabeleitung (42) den durch die Kraftstoffleitung (40) zugeführten Kraftstoff zu jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) verteilt.

17. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 16, wobei der Kraftmaschinenhauptkörper (10) des Weiteren eine Abgabewelle (X) aufweist, und das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung (40 bis 42) des Weiteren einen Verbindungsabschnitt (41) aufweist, der die Kraftstoffleitung (40) mit der Abgabeleitung (42) verbindet und sich im Allgemeinen parallel zu der Abgabewelle (X) des Kraftmaschinenhauptkörpers (10) erstreckt.

18. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohranordnung (40 bis 42) des Weiteren einen Verbindungsabschnitt (41) aufweist, der die Kraftstoffleitung (40) mit der Abgabeleitung (42) verbindet und aus einem flexiblen Material besteht.

19. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen Kraftstoffdrucksensor (43, 67), der angrenzend an zumindest einem der Kraftstoffeinspritzventile (45) angeordnet ist, wobei:
die Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) zumindest einen Elektromotor (36, 51, 57, 60) und zumindest eine Kraftstoffpumpe (37, 52, 54, 58, 61) aufweist, die durch den zumindest einen Elektromotor (36, 51, 57, 60) angetrieben ist; und
eine Drehzahl von jeder der zumindest einen Kraftstoffpumpe (37, 52, 54, 58, 61) auf der Grundlage eines geschätzten Kraftstoffdruckes an dem Auslass (39, 71, 73) der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) gesteuert ist, wobei der geschätzte Kraftstoffdruck an dem Auslass (39, 71, 73) der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) auf der Grundlage einer Messung des Kraftstoffdrucksensors (43, 67) geschätzt ist.

20. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Kraftstoffdrucksensor (65, 68), der an dem Auslass (39, 71, 73) der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) angeordnet ist, wobei:
eine Antriebszeitperiode von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) auf der Grundlage eines geschätzten Kraftstoffdruckes an einem Punkt angrenzend an den zumindest einen der Kraftstoffeinspritzventile (45) gesteuert ist; und
der geschätzte Kraftstoffdruck an dem Punkt angrenzend an dem zumindest einen von dem Kraftstoffeinspritzventilen (45) auf der Grundlage einer Messung des Kraftstoffdrucksensors (65, 68) geschätzt ist.

21. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen ersten Kraftstoffdrucksensor (67), der angrenzend an zumindest einen der Kraftstoffeinspritzventile (45) angeordnet ist; und
einen zweiten Kraftstoffdrucksensor (68), der an dem Auslass (39, 71, 73) der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) angeordnet ist, wobei:
eine Antriebszeitperiode von jedem Kraftstoffeinspritzventil (45) auf der Grundlage einer Messung des ersten Kraftstoffdrucksensors (67) berechnet ist; und
eine erwartete elektrische Leistung, die der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) von einer Batterie (74) des Fahrzeugs zugeführt werden muss, auf der Grundlage einer Messung des zweiten Kraftstoffdrucksensors (68) korrigiert wird.

22. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) mit einer Drehzahl der Kraftmaschine nicht synchronisiert ist.

23. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 1, wobei die Kraftmaschine bei einem Anlassvorgang der Kraftmaschine durch eine Startvorrichtung (29) angetrieben wird, die durch eine Batterie (74) des Fahrzeugs mit Leistung versorgt wird, und das Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) angetrieben wird, bevor die Startvorrichtung (29) bei dem Anlassvorgang der Kraftmaschine angetrieben wird.

24. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) von der Batterie (74) des Fahrzeugs derart mit Leistung versorgt wird, dass eine elektrische Leistung von der Batterie (74) im Wesentlichen ausschließlich zum Antreiben der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) nach der Einfügung eines Zündschlüssels (33) in einen Zündschalter (75) des Fahrzeugs verwendet wird, bis der Zündschlüssel (33) zu einer Startposition gedreht wird.

25. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35) von der Batterie (74) des Fahrzeugs derart mit Leistung versorgt wird, dass eine elektrische Leistung von der Batterie (74) sowohl zum Antreiben der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) als auch der Startvorrichtung (29) nach dem Positionieren eines Zündschlüssels (33) zu einer Startposition verwendet wird, bis eine Drehzahl der Kraftmaschine einen vorbestimmten Wert erreicht.

26. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) von der Batterie (74) des Fahrzeugs derart mit Leistung versorgt wird, dass die elektrische Leistung von der Batterie (74) im Wesentlichen ausschließlich zum Antreiben der Startvorrichtung (29) nach den Positionieren eines Zündschlüssels (33) zu einer Startposition verwendet wird, bis ein Kraftstoffdruck in zumindest einer der Brennkammern (15) einen vorbestimmten Wert erreicht.

27. Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystem gemäß Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) von der Batterie (74) des Fahrzeugs derart mit Leistung versorgt wird, dass eine elektrische Leistung von der Batterie (74) zu der Elektropumpeneinheit (35, 50, 63) reduziert oder gestoppt wird, wenn ein Kraftstoffdruck des von der elektrischen Pumpeneinheit (35, 50, 63) gepumpten Kraftstoffes einen vorbestimmten Wert erreicht.

28. Verfahren zum Steuern eines Kraftstoffzufuhr- und Einspritzsystems für eine Kraftmaschine eines Fahrzeugs, und das Verfahren ist gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
Zuführen einer elektrischen Leistung von einer Batterie (74) des Fahrzeugs zu einer Elektropumpeneinheit (35) während eines Anlassvorgangs der Kraftmaschine, um die Elektropumpeneinheit (35) zum Pumpen von Kraftstoff von einem Kraftstoffbehälter (38) zu einer Vielzahl Einspritzventile (45) durch eine Rohranordnung (40 bis 42) hindurch anzutreiben; und
Zuführen einer elektrischen Leistung von der Batterie (74) zu einer Startvorrichtung (29), um die Startvorrichtung (29) zum Starten der Kraftmaschine anzutreiben.

29. Verfahren gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass
das Zuführen der elektrischen Leistung von der Batterie (74) des Fahrzeugs zu der Elektropumpeneinheit (35) dann gestartet wird, wenn eine Zündschlüssel (33) in einen Zündschalter (75) eingefügt wird; und
das Zuführen der elektrischen Leistung von der Batterie (74) zu der Startvorrichtung (29) dann gestartet wird, wenn der Zündschlüssel (33) zu einer Startposition gedreht wird.

30. Verfahren gemäß Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen der elektrischen Leistung von der Batterie (74) zu der Startvorrichtung (29) einen Schritt zum Stoppen der Zufuhr der elektrischen Leistung von der Batterie (74) zu der Elektropumpeneinheit (35) aufweist.