DE10257663A1

DE10257663A1 - Commen-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit einem normal offenen elektromagnetischen Ventil

Info

Publication number: DE10257663A1
Application number: DE2002157663
Authority: DE
Inventors: Tetsushi Natsume
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2003-07-17
Also published as: JP2003176765A

Abstract

In einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, nachdem ein Druckbegrenzer (6) durch einen Aufbau eines außerordentlichen Drucks in einem Hochdruckleitungsweg (5, 11, 15) öffnet, wird der Druck durch ein normal offenes elektromagnetisches Ventil (7) gesteuert. Sobald der Druckbegrenzer (6) öffnet, wird der Common-Rail-Druck innerhalb eines vorgegebenen Bereichs durch Steuern des elektromagnetischen Ventils (7) in Übereinstimmung mit einem Antriebsbefehl gesteuert, der auf einem Ist-Common-Rail-Druck basiert, der von einer ECU (10) ausgegeben wird. Daher kann ein Notlaufmodusbetrieb in jedem Antriebszustand inklusive einem Niedrigdrehzahlbereich des Motors verwirklicht werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem, das mit einem Druckbegrenzer ausgestattet ist, um einen Kraftstoffdruck in einem Hochdruckleitungsweg unter einem vorgegebenen Grenzdruck zu halten.

Bis jetzt ist ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem allgemein bekannt, das wie nachstehend funktioniert. Ein hochdruckbeaufschlagter Kraftstoff wird in einer gemeinsamen Verteilerleitung (Common-Rail) durch eine Versorgungspumpe angesammelt, die durch einen Motor angetrieben wird. Der Kraftstoff wird zu jedem Injektor verteilt, der in jedem Zylinder des Motors eingebaut ist. Der Kraftstoff wird von dem Injektor in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders eingespritzt. Solch ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ist im Allgemeinen mit einem Druckbegrenzer in der Common-Rail als Sicherheitsventil ausgestattet.

Wenn der Druck in dem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem übermäßig hoch wird, verhindert der Druckbegrenzer durch Öffnen des Ventils, dass Kraftstoff aus jedem Verbindungsteil austritt und hält den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg unter dem Grenzwert. Der übermäßig hohe Druck ist beispielsweise durch einen zusätzlichen Fluss von Kraftstoff von der Versorgungspumpe in den Hochdruckleitungsweg einschließlich der Common-Rail verursacht. Das ist der Weg, um die Sicherheit und die Zuverlässigkeit des Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems sicherzustellen.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, übersteigt in dem bisherigen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, wenn der Druck in dem System außerordentlich hoch wird, ein Common-Rail-Druck die Grenze und der Druckbegrenzer öffnet. Dann schaltet das System in einen Notlaufmodus. Zum Zeitpunkt, wenn ein Fahrer ein Gaspedal in einem kleinen Ausmaß betätigt, wird eine Drehzahl des Motors niedrig. Da durch das Betätigen eine Sollmenge der Kraftstoffeinspritzung, die unter Berücksichtigung des Motorantriebzustands eingestellt ist, niedrig wird, wird eine Motordrehzahl niedrig.

Bei der niedrigen Drehzahl des Motors wird, da die Kraftstoffmenge, die aus der Versorgungspumpe fließt, klein ist, der Common-Rail-Druck niedrig und der Druckbegrenzer wird nicht geöffnet. Dadurch wird der Common-Rail-Druck instabil, da der Druckbegrenzer Öffnen und Schließen abwechselnd wiederholt. Daher wird die Drehzahl des Motors instabil (zum Beispiel wird eine Leerlaufleistung instabil).

Daher ist es eine Aufgabe der Erfindung, das vorstehende Problem zu verbessern.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, nachdem der Druck in einem Hochdruckleitungsweg außerordentlich hoch wird und ein Sicherheitsventil öffnet, der Druck durch ein elektrisches Einstellventil gesteuert. Zum Beispiel ist ein normal offenes elektrisches Einstellventil stromabwärts des Sicherheitsventils ausgebildet. Durch das normal offene elektrische Einstellventil kann, nachdem das Drucksicherheitsventil geöffnet ist, der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg gesteuert werden. Dadurch wiederholt, sogar wenn der Motor bei niedrigen Drehzahlen dreht und die Kraftstoffmenge, die von einer Hochdruckversorgungspumpe zu der Common-Rail fließt, klein ist, der Druckbegrenzer nicht abwechselnd Öffnen und Schließen. Das heißt, dass in dem Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem dieser Erfindung, da der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg stabil wird, die Motordrehzahl nicht instabil wird, wobei der Notlauf in jedem Antriebszustand inklusive dem Zustand mit niedriger Motordrehzahl verwirklicht ist.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Druckbegrenzers gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen einer Drehzahl eines Motors und der Zeit sowie einem Common-Rail- Druck und der Zeit gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und dem Stand der Technik zeigt.
Ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem ist in diesem Ausführungsbeispiel mit einem Injektor 2, der in jedem Zylinder eines Motors 1 eingebaut ist, einer Versorgungspumpe 3, die durch den Motor 1 angetrieben wird, einer Common-Rail 5, die eine Leitungsweg bildet, um den hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff anzusammeln, der von der Versorgungspumpe 3 ausgegeben wird, und einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 10, die die Injektoren 2 und die Versorgungspumpe 3 elektrisch steuert, ausgestattet. Ein Kraftstoffkanal von der Versorgungspumpe 3 durch die Common-Rail 5 zu jedem Injektor 2 bildet einen Hochdruckleitungsweg.
Jeder Injektor 2 ist stromabwärts jeder Hochdruckleitung (Zweigleitung) 11 angeschlossen, die von der Common-Rail 5 abzweigt. Des Weiteren ist jeder Injektor 2 eine Kraftstoffeinspritzdüse, um den Kraftstoff, der unter Druck in der Common-Rail 5 angesammelt ist, in eine Verbrennungskammer jedes Zylinders des Motors 1 einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzungen von den Injektoren 2 zu dem Motor 1 sind elektrisch durch elektromagnetische Ventile als elektromagnetische Stellantriebe gesteuert, die in den Zweigleitungen 11 ausgebildet sind. Das heißt, wenn das elektromagnetische Ventile öffnet, dass der Injektor jedes Zylinders den in der Common-Rail 5 angesammelten Kraftstoff in die Brennkammer jedes Zylinders einspritzt.
Die Versorgungspumpe 3 hat eine Förderpumpe (nicht gezeigt), die den Kraftstoff in einen Kraftstoffbehälter 9 durch Drehen einer Pumpenwelle 13 mit der Drehung der Kurbelwelle 12 des Motors 1 hoch pumpt, einen Kolben (nicht gezeigt), der durch die Pumpenwelle 13 angetrieben wird, und eine Druckkammer (Kolbenkammer) (nicht gezeigt) zum Beaufschlagen des Kraftstoffes mit Druck durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens.
Die Versorgungspumpe 3 ist eine Hochdruckversorgungspumpe. Die Versorgungspumpe 3 beaufschlagt Kraftstoff mit Druck, der von der Kraftstoffleitung 14 durch eine Niederdruckversorgungspumpe zugeführt wird. Der Kraftstoff wird von der Ausgangsöffnung durch einen Hochdruckleitungsweg 15 zu der Common-Rail 5 transportiert. Der Eingang des Kraftstoffkanals zu der Hochdruckkammer der Versorgungspumpe 3 hat ein Einlasseinstellventil 4 als einen elektromagnetischen Stellantrieb, der die Menge des von der Versorgungspumpe 3 zu der Common-Rail 5 fließenden Kraftstoffs durch Einstellen des Kraftstoffkanals einstellt.
Das Einstellventil 4 ist elektronisch durch EDU Steuerbefehle von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 10 durch eine elektronische Antriebseinheit (EDU, nicht gezeigt) gesteuert. Dann ändert das Einstellventil 4 den Common-Rail-Druck durch ein Einströmeinstellventil, um die Kraftstoffmenge zu steuern, die in die Hochdruckkammer der Versorgungspumpe 3 fließt. Der Common-Rail-Druck stimmt mit einem Einspritzdruck des Kraftstoffes überein, der von jedem Injektor 2 in den Motor 1 eingespritzt wird. Das Einstellventil 4 ist ein normal offenes elektromagnetisches Ventil, das voll öffnet, wenn elektrische Verbindung besteht.
Da der Kraftstoff in der Common-Rail 5 konstant in dem Maß mit Druck beaufschlagt werden muss, der mit dem Einspritzdruck übereinstimmt, ist die Common-Rail 5 durch die Hochdruckleitung 15 mit der Ausgangsöffnung der Versorgungspumpe 3 verbunden, in die der hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff fließt. Des Weiteren kehrt austretender Kraftstoff von den Injektoren 2 und überschüssiger Kraftstoff von der Versorgungspumpe 3 zu dem Kraftstoffbehälter 9 durch eine Überlaufleitung (Niederdruckkanal) 16 zurück. Zwischen den Enden der Stromeingangsseite einer Überströmleitung 17 und dem linken Ende der Common-Rail 5 ist ein Druckbegrenzer 6 vorgesehen, um den Druck frei entweichen zu lassen, so dass der Kraftstoffdruck in dem System nicht den Grenzwert überschreitet, wobei ein normal offenes elektromagnetisches Ventil 7 vorgesehen ist, um den Druck zu steuern, nachdem der Druckbegrenzer 6 öffnet. Die Überströmleitung 17 ist ein niederdruckseitiger Kanal, um den Kraftstoff von dem Druckbegrenzer 6 zum Kraftstoffbehälter 9 entweichen zu lassen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht der Druckbegrenzer 6 aus einem Gehäuse 21, das flüssigkeitsdicht auf halbem Weg zwischen dem linken Ende der Common-Rail 5 und dem oberen Ende der Überströmleitung 17 angeschlossen ist, einem Ventilkörper 22, der an ein Ende des Gehäuses 21 fixiert ist, einem Kugelventil 24, das die Öffnung 23, die in den Ventilkörper 22 ausgebildet ist, öffnet und schließt, einem Stößel 26, der beweglich in dem Kraftstoffkanal des Ventilkörpers 22 eingebaut ist, einer Feder 29, die den Stößel 26 zu einem Ventilsitz 27 des Kugelventils 24 vorspannt, und so weiter.
Das Gehäuse 21 ist zylindrisch und aus einem metallischen Werkstoff gefertigt. Innerhalb des unteren Endes des Gehäuses 21 sind der Stößel 26 und die Feder 29 eingebaut. Innerhalb des oberen Endes des Gehäuses 21 ist das elektromagnetische Ventil 7 eingebaut. Innerhalb des Gehäuses 21 sind ein großdurchmessriger Kanal 31, ein kleindurchmessriger Kanal 32, ein großdurchmessriger Kanal 33 und eine Öffnung ausgebildet, die in das obere Ende des Gehäuses 21 öffnet. Der großdurchmessriger Kanal 31 ist mit der stromabwärtigen Seite des Kraftstoffkanals 25 in dem Ventilkörper 22 verbunden und sein Durchmesser ist größer als der des Kraftstoffkanals 25. Der kleindurchmessrige Kanal 32 ist mit der stromabwärtigen Seite des großdurchmessrigen Kanals 31 verbunden, wobei sein Durchmesser kleiner als der des großdurchmessrigen Kanals 31 ist. Der großdurchmessrige Kanal 33 ist mit der stromabwärtigen Seite des kleindurchmessrigen Kanals 32 verbunden, wobei sein Durchmesser größer als der des kleindurchmessrigen Kanals 32 ist. Des Weiteren ist auf der äußeren Oberfläche des unteren Ende des Gehäuses 21 ein Schraubengewinde 35 zum Eingriff mit der Common-Rail 5 ausgebildet. Des Weiteren ist auf der inneren Fläche der Öffnung des Gehäuses 21 ein Muttergewinde 37 für das Außengewinde 36 ausgebildet, das auf der äußeren Fläche des elektromagnetischen Ventils 7 ausgebildet ist.
In einem Teil der stromabwärtigen Seite unter der Öffnung 32 des Ventilkörpers 22 ist der Kraftstoffkanal 25 ausgebildet, um den Wellenabschnitt 41 des Stößels 26 zu lagern. In dem Fall, in dem der Kraftstoffkanal 25 des Ventilkörpers 22 ein Kraftstoffkanal ist, der den Wellenabschnitt 41 des Stößels 26 gleitend lagern kann, wenn das Kugelventil 24 über den Ventilsitz 27 gehoben wird, können zwei oder mehr Längsnuten in der inneren Fläche des Kraftstoffkanals 25 ausgebildet sein, so dass der Kraftstoff zwischen dem Wellenabschnitt 41 des Stößels 26 und dem Kraftstoffkanal 25 passieren kann. Zwei oder mehr Längsnuten können in der inneren Fläche des Kraftstoffkanals 25 in gleichen Abständen oder symmetrisch ausgebildet sein.
Das Kugelventil 24 ist ein Ventil, das mit dem Stößel 26 zusammen wirkt und die Öffnung 23 durch Aufsetzen auf den Ventilsitz 27 durch die Vorspannkraft der Feder 29 schließt.
Des Weiteren sind in dem Teil des Stößels 26 oberhalb des zylindrischen Wellenabschnitts 41 eine Stufe 42, deren Durchmesser größer als der des Wellenabschnitts 41 ist und die in die Kraftstofföffnung 25 gelangen kann, ein ringförmiger Flansch 43, dessen Durchmesser größer als der der Stufe 42 ist und der sich in der großdurchmessrigen Öffnung 31 vor und zurück bewegen kann, und ein zylindrischer Vorsprung 44, dessen Durchmesser kleiner als der des Flansches 43 ist, integral ausgebildet.
Ein Ende der Feder 29 ist an der hinteren Endfläche des Flansches 43 des Stößels 26 gehalten und das andere Ende ist an dem Ende einer Trennwand 45 gehalten, die die großen Öffnungen 31 und 33 trennt. Des Weiteren ist ein Ventilöffnungsdruck des Druckbegrenzers 6 durch den Sitzdurchmesser des Kugelventils 24 und die Vorspannkraft der Feder 29 definiert. Des Weiteren kann ein Federausschlag, um den Ventilöffnungsdruck einzustellen, in der Endfläche des Flansches 43 des Stößels 26 oder der Endfläche der Trennwand 45 eingebaut sein.
Das elektromagnetische Ventil 7 besteht aus einem Ventilkörper 49, einem Ventil 52, einem Anker 53, einer Feder 55, einer elektromagnetischen Spule 56 und so weiter. Der Ventilkörper 49 ist an einer Öffnung angebracht, die in dem hinteren Ende des Gehäuses 21 des Druckbegrenzers 6 ausgebildet ist. Das Ventil 52 ist allgemein stiftförmig und öffnet oder schließt die Kraftstofföffnung 51, die in dem Ventilkörper 49 ausgebildet ist. Der Anker 53 ist an dem oberen Ende des Ventils 52 fixiert. Die Feder 55 spannt das Ventil 52 in die Ventilöffnungsrichtung vor. Die elektromagnetische Spule 56 zieht das Ventil 52 in die Ventilschließrichtung zu der Sitzflächenseite des Ventilsitzes 54 an. Das elektromagnetische Ventil 7 ist ein normal offenes elektromagnetisches Drucksteuerventil, das das Ventil voll öffnet, wenn der Strom von der ECU 10 ausgeschaltet ist.
Der Ventilkörper 49 hat einen konischen trapezoidalen Ventilsitz 54 in dem unteren Ende der Kraftstofföffnung 51, die mit der stromabwärtigen Seite der großen Öffnung 33 verbunden ist. Auf der Außenseite des Ventilkörpers 49 ist ein Außengewinde 36 für das Muttergewinde 37 ausgebildet, das in der Mündungsöffnung des Gehäuses 21 ausgebildet ist. Das Ventil 52 hat einen zylindrischen Wellenabschnitt 57, der in der Kraftstofföffnung 51 des Ventilkörpers 49 beweglich aufgenommen ist, und einen im Allgemeinen konisch-trapezoidalen Ventilabschnitt 59 an dem Ende des Wellenabschnitts 57.
Der Anker 53 ist aus einem magnetischen Werkstoff gefertigt und ist an der äußeren Fläche des hinteren Endes des Wellenabschnitts 57 des Ventils 52 fixiert. Der Anker 53 definiert einen maximalen Öffnungsgrad des Ventils 52 durch Berühren des oberen Endes des Ventilkörpers 49 durch die Vorspannkraft der Feder 55, wenn elektrischer Strom zu der elektromagnetischen Spule 56 ausgeschaltet ist. Des Weiteren ist in dem unteren Ende des Ankers 53 ein Kraftstoffkanal 61 ausgebildet, um mit der stromabwärtigen Seite der Kraftstofföffnung 51 des Ventilkörpers 49 verbunden zu werden, so dass der Kraftstoffkanal 61 zu der Überströmleitung 17 öffnet.
In Übereinstimmung mit dem Aufwärtsbewegen des Ankers 53 werden die Durchmesser des Kraftstoffkanals 61 und eines Kraftstoffkanals 62, die in dem Zylinderelement 47 ausgebildet sind, das an dem oberen Ende des Ventilkörpers 49 fixiert ist, größer und größer. In dem Zylinderelement 47 sind der Kraftstoffkanal 61 und ein Kraftstoffkanal 63 ausgebildet, der mit der stromabwärtigen Seite des Kraftstoffkanals 62 verbunden ist. Der Kraftstoffkanal 63 ist mit dem Kraftstoffkanal 64 verbunden, der an dem hinteren Ende des Gehäuses 21 des Druckbegrenzers 6 ausgebildet ist. In der inneren Fläche des Kraftstoffkanals 64 ist ein Muttergewinde 65 für den Anschluss (nicht gezeigt) der Überströmleitung 17 ausgebildet.
Ein Ende der Feder 55 ist durch eine Aushöhlung 66 gelagert, die in der hinteren Endfläche des Ankers 53 ausgebildet ist, und das andere Ende der Feder 55 ist auf einer Aushöhlung 69 gelagert, die an dem oberen Ende eines Stopfens 67 ausgebildet ist, der in das Gehäuse 21 geschraubt ist. Die elektromagnetische Spule 56 zieht der Anker 53 durch die elektrische Steuerung des elektromagnetischen Ventilantriebssignals von der ECU 10 durch die EDU (nicht gezeigt) an, so dass die elektromagnetische Spule 56 den Öffnungsgrad des Ventils 52 ändert.
Die elektromagnetische Spule 56 ist mehrfach auf die Fläche eines isolierenden Spulenkörper gewickelt, und ist in dem Stopfen 67 eingebettet, der an dem oberen Ende des Zylinderelements 47 ausgebildet ist. Außerhalb des Stopfens 67 ist das Außengewinde 36 für das Muttergewinde 37 ausgebildet, das innerhalb der Mündungsöffnung des Gehäuses 21 ausgebildet ist. In dem oberen Ende des Stopfens 67 kann eine Formabdeckung, die aus einem isolierenden Harz gefertigt ist, das im Allgemeinen mit einem Kabelbaum ausgebildet ist, ausgebildet sein. Der Kabelbaum verbindet die ECU 10 und eine Anschlussleitung der elektromagnetische Spule 56 durch die EDU.
Die ECU 10 hat einen herkömmlichen Mikrocomputer, der aus einer CPU, einem ROM, einem RAM, einer Eingangsschaltung, einer Ausgangsschaltung, einer Leistungsschaltung, einer Injektorantriebsschaltung, einer Pumpenantriebsschaltung und so weiter besteht. Sensorsignale von verschiedenen Sensoren 71-75 werden in den Mikrocomputer eingegeben, nachdem die Signale durch einen A/D-Wandler von analog in digital umgewandelt worden sind.
Die ECU 10 berechnet die Soll-Einspritzmenge auf der Basis der Umdrehungen pro Minute, die durch einen Drehzahlsensor 71 erfasst werden, und Antriebsinformationen, wie beispielsweise einer Gaspedalstellung, die durch einen Gaspedalstellungssensor 72 erfasst wird. Ein Einspritzimpuls wird auf ein elektromagnetisches Einspritzsteuerventil des Injektors 2 jedes Zylinders gegeben. Auf diese Weise wird der Motor 1 angetrieben. Der Einspritzimpuls wird entsprechend einem Antriebszustand des Motors 1 bestimmt, wobei die Einspritzimpulsdauer aus der Soll-Einspritzmenge berechnet wird.
Die ECU 10 berechnet einen Soll-Common-Rail-Druck unter Berücksichtigung der Motorantriebsinformationen und von Korrekturwerten, die basierend auf einer Motorkühlwassertemperatur oder einer Kraftstofftemperatur berechnet werden. Die Antriebsinformation ist beispielsweise die Motordrehzahl, die durch den Drehzahlsensor 71 erfasst wird, und die Gaspedalstellung, die durch den Gaspedalstellungssensor 72 erfasst wird. Die Motorkühlwassertemperatur wird durch einem Motorkühlwassertemperatursensor 73 erfasst. Die Kraftstofftemperatur wird durch einen Kraftstofftemperatursensor 74 erfasst. Um den Soll-Common- Rail-Druck zu erreichen, gibt die ECU 10 einen Steuerbefehl zu dem Einlasseinstellventil 4 der Versorgungspumpe 3 aus.
Bevorzugt ist ein Common-Rail-Drucksensor 75 eingebaut, um den Ist-Druck in der Common-Rail 5 zu erfassen. Das Einlasseinstellventil 4 der Versorgungspumpe 3 sollte geregelt sein, so dass der Ist-Common-Rail-Druck im Allgemeinen mit dem Soll-Common-Rail-Druck übereinstimmt, der durch den Antriebszustand des Motors 1 definiert ist.
Wenn der Ist-Common-Rail-Druck einen vorgebenen Grenzwert erreicht, steuert die ECU 10 den Öffnungsgrad des Ventils 52 des elektromagnetischen Ventils 7 indem angenommen wird, dass das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6 bei dem Grenzwert öffnet. Der Grenzwert stimmt mit dem Grenzdruck oder dem Druck überein, der Schwankungen des Common-Rail- Drucksensors 75 und des Druckbegrenzers 6 beinhaltet. Dadurch gibt die ECU 10 den Steuerbefehl für das elektromagnetische Ventil zu der elektromagnetischen Spule 56 aus, so dass die ECU 10 den Common-Rail-Druck steuern kann, so dass er innerhalb des vorgegeben Bereichs ist.
Der vorgegebene Bereich ist so bestimmt, dass er höher als der Ventilschließdruck des Kugelventils 24 des Druckbegrenzers 6 und der Kraftstoffeinspritzdruck jedes Injektors 2 jedes Zylinders ist. Des Weiteren ist der vorgegebene Bereich niedriger als der Pegel, der bewirkt, dass der Motor und das Fahrzeug vibrieren (Regeldruck), wobei der Regeldruck der Pegel ist, der keine fremden Geräusche in dem Motor und Klopfen erzeugt. Es ist ein Mindestpegel, um das Fahrzeug im Notlauf anzutreiben.
Wenn das Einstellventil 4, das ein normal offenes elektromagnetisches Ventil ist, eingesetzt wird, besteht für das Einstellventil eine Wahrscheinlichkeit, dass es fälschlich voll geöffnet wird. Dann wird der Druck in dem Hochdruckleitungsweg durch die übermäßige Förderung des Kraftstoffes zu der Common-Rail 5 durch die Versorgungspumpe 3 übermäßig hoch. Der vorstehende Vollöffnungsfehler des Einstellventils 4 geschieht durch Bruch des Kabelbaums (W/H), der die EDU und das Einstellventil 4 verbindet, dadurch, dass das Pumpenantriebssignal, das das Einstellventil 4 antreibt, durch den Steuerfehler der ECU 10 nicht erzeugt wird, durch Auffangen von Fremdstoffen zwischen dem Ventil und dem Ventilsitz des Einstellventils 4 und so weiter.
Bei dem übermäßig hohen Druck in dem System, wie beispielsweise der übermäßig hohen Förderung durch die Versorgungspumpe 3, wie in Fig. 3 gezeigt ist, steigt der Common-Rail-Druck Pc übermäßig und überschreitet den Grenzdruckwert. Dann wird das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6, der mit dem normal offenen elektromagnetischen Ventil 7 auf der stromabwärtigen Seite verbunden ist, von dem Ventilsitz 27 geöffnet. Der hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff in der Common-Rail 5 läuft durch die Öffnung 23, die Kraftstofföffnung 25, das großdurchmessrige Loch 31, das kleindurchmessrige Loch 32, das großdurchmessrige Loch 33, die Kraftstofföffnung 51, die Kraftstofföffnung 61, den Kraftstoffkanal 62, die Kraftstofföffnungen 63, 64 und die Überströmleitung 17 in den Kraftstoffbehälter 9. Auf diese Weise wird, da der übermäßig hohe Druck in dem System entweicht, der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg verringert, so dass er niedriger als der Grenzdruckwert ist.
Wenn jedoch der Motor 1 bei niedrigen Drehzahlen unter der Bedingung angetrieben wird, dass der Kraftstoff, der von der Versorgungspumpe 3 zu der Common-Rail 5 fließt, wenig ist, verbleibt das Kugelventil 24 auf dem Ventilsitz 27 sitzend. Der Grund ist, dass das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6 nicht den Öffnungszustand des Ventils halten kann, wobei der Common-Rail-Druck auf den Wert abfällt, um das Ventil 24 zu schließen. Das heißt, wenn der Druckbegrenzer 6 schließt und der Kraftstoff in der Common- Rail 5 durch den Kraftstoff, der von der Versorgungspumpe 3 zu der Common-Rail 5 fließt, angesammelt wird, wird der Druckbegrenzer 6 wieder öffnen, da der Common-Rail-Druck Pc den Grenzwert des Common-Rail-Drucks überschreitet.
Danach wiederholt, da der gleiche Vorgang wiederholt wird, das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6 Öffnen und Schließen des Kanals 23. Dadurch wird, da der Common-Rail- Druck instabil wird, die Drehzahl (NE) des Motors, beispielsweise die Leerlaufdrehzahl, ebenso instabil. Um das Problem zu lösen, ist in diesem Ausführungsbeispiel das normal offene elektromagnetische Ventil 7 mit dem Druckbegrenzer 6 verbunden. Nachdem das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6 geöffnet ist, werden die Kraftstoffmenge, die durch das Loch 23 des Druckbegrenzers 6 gelangt und der Common-Rail-Druck auf unter den Grenzdruck geregelt. Dies wird durch Steuern des Öffnungsgrades des Ventils 52 des elektromagnetischen Ventils 7 in Übereinstimmung mit dem Ist-Common-Rail-Druck Pc ausgeführt. Auf diese Weise schließt das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6, das einmal durch den Common-Rail-Druck geöffnet wurde, der den Grenzwert überschreitet, nicht wieder.
Daher tritt, da die instabile Drehung des Motors 1, wie beispielsweise Leerlaufdrehung, die durch die Wiederholung von Öffnen und Schließen des Kanals 25 durch den Stößel 26 des Druckbegrenzers 6 verursacht wird, vermindert wird, die Ermüdung der Feder 29 und das Problem der Sitzdichtung nicht auf und die Zuverlässigkeit des Druckbegrenzers 6 kann erhalten werden. Des Weiteren wird der Common-Rail- Druck durch das elektromagnetische Ventil 7 innerhalb des vorgegebenen Bereichs gesteuert. Daher ist eine Überwachung der Öffnung 23, die als eine Mengeneinstellung des Kraftstoffkanals verwendet wird, überflüssig. Des Weiteren ist, wenn der Kraftstoffkanal 25 des Ventilkörpers 22 als eine Öffnung verwendet wird, die den Wellenabschnitt 41 des Stößels 26 durch Gleiten lagern kann, die Überwachung des Spiels in dem Kraftstoffkanal 25 ebenfalls überflüssig.
Wenn der Common-Rail-Druck steigt und die Grenze des vorgegebenen Bereichs überschreitet, öffnet das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6, der hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff fließt auf eine Niederdruckseite und der Common- Rail-Druck fällt unter die Grenze des vorgegebenen Bereichs.
Wenn einmal das Kugelventil 24 des Druckbegrenzers 6 geöffnet ist, kann jedoch der Common-Rail-Druck innerhalb des vorgegebenen Bereichs durch Steuern des Öffnungsgrades des elektromagnetischen Ventils 7 gesteuert werden. Daher kann der Common-Rail-Druck bei einem Druckpegel gehalten werden (geregelter Druckpegel), der einen Fahrzeugbetrieb in einem Notlaufmodus bewirken kann. Das heißt, dass der Notlaufmodus in jedem Drehzahlbereich des Motors 1 inklusive dem Niedrigdrehzahlbereich realisiert werden kann und ununterbrochener Fahrzeugbetrieb kann ermöglicht werden.
Des Weiteren muss, da das elektromagnetische Ventil 7 an das Gehäuse 21 des Druckbegrenzers 6 integral angebracht ist, der Raum, um das elektromagnetische Ventil 7 anzubringen, nicht um den Motor 1 vorgesehen werden. Des Weiteren kann, da ein Vermehren der Teile verhindert werden kann, eine Einbauarbeit der Teile in das Fahrzeug verringert werden, wobei der Preis des Druckbegrenzers 6, der mit einem elektromagnetischen Ventil 7 zusammengebaut ist, niedrig sein kann. Eine Fehlfunktion eines Hochdrucksystems kann durch ein Aktivieren einer Warnlampe angezeigt werden, wenn das Ventil 7 zum Antrieb gestartet wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist das normal offene elektromagnetische Ventil 7 eingesetzt. So kann, wenn der Kabelbaum, der die EDU mit der elektromagnetischen Spule 56 des elektromagnetischen Ventils 7 verbindet, unterbrochen ist, ein übermäßig hoher Druck in dem System durch Öffnen des Kugelventils 24 des Druckbegrenzers 6 vermieden werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Druck des Kraftstoffes in der Common-Rail 5 durch Anbringen des Common-Railsensors 75 direkt an der Common-Rail 5 erfasst. Jedoch kann durch Anbringen des Kraftstoffdrucksensors in der Kraftstoffleitung zwischen der Kolbenkammer (Verdichtungskammer) der Versorgungspumpe 3 und dem Kraftstoffkanal in dem Injektor 2, der Druck des Kraftstoffs erfasst werden, der aus der Kolbenkammer zu der Versorgungspumpe 3 fließt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist ein normal offenes elektromagnetisches Ventil 7 als ein elektrisches Druckeinstellventil eingesetzt, das den Common-Rail-Druck steuern kann, nachdem der Druckbegrenzer 6 öffnet. Jedoch kann ein normal offenes Druckeinstellventil, das durch einen elektrischen Motor angetrieben wird, eingesetzt werden. Andererseits kann ein normal geschlossenes Einstellventil oder ein Auslasseinstellventil eingesetzt werden, das die Kraftstoffmenge von der Versorgungspumpe 3 ändert.
In einem Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, nachdem ein Druckbegrenzer (6) durch einen Aufbau eines außerordentlichen Drucks in einem Hochdruckleitungsweg (5, 11, 15) öffnet, wird der Druck durch ein normal offenes elektromagnetisches Ventil (7) gesteuert. Sobald der Druckbegrenzer (6) öffnet, wird der Common-Rail-Druck innerhalb eines vorgegebenen Bereichs durch Steuern des elektromagnetische Ventils (7) in Übereinstimmung mit einem Antriebsbefehl gesteuert, der auf einem Ist-Common-Rail- Druck basiert, der von einer ECU (10) ausgegeben wird. Daher kann ein Notlaufmodusbetrieb in jedem Antriebszustand inklusive einem Niedrigdrehzahlbereich des Motors verwirklicht werden.

Claims

1. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem mit:
einer Hochdruckversorgungspumpe (3);
einer Common-Rail (5);
einem Hochdruckleitungsweg (11, 15), der von der Hochdruckversorgungspumpe durch die Common-Rail zu einem Injektor (2) jedes Zylinders eines Motors (1) ausgebildet ist;
einem Drucksicherheitsventil (6), um einen Kraftstoffdruck abzugeben, um einen Druck unter einen Grenzwert zu vermindern, wenn der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg den Grenzwert überschreitet; und
einem normal offenen elektrischen Druckeinstellventil (7), das stromabwärts des Drucksicherheitsventils ausgebildet ist,
wobei das elektrische Druckeinstellventil (7) den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg steuert, nachdem das Drucksicherheitsventil öffnet.

2. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, wobei das Drucksicherheitsventil (6):
ein Gehäuse, das ein erstes Ventilloch (23) und ein zweites Ventilloch (33) stromabwärts des ersten Ventillochs hat;
einen Ventilkörper (24), der das erste Ventilloch im Gehäuse öffnet und schließt; und
ein Ventilkörpervorspannelement (29) hat, um den Ventilkörper in eine Ventilschließrichtung in dem Gehäuse vorzuspannen, und
wobei das elektrische Druckeinstellventil (7) ein Ventil (59), das integral in dem Gehäuse des Drucksicherheitsventils vorgesehen ist, um das zweite Ventilloch zu öffnen und zu schließen;
eine Feder in dem Gehäuse, um das Ventil in eine Ventilöffnungsrichtung vorzuspannen; und
eine elektromagnetische Spule hat, um das Ventil in eine Ventilschließrichtung anzuziehen.

3. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1, ferner mit:
einem Kraftstoffdruckermittler (75), um den Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg zu erfassen; und
einer Steuereinrichtung (10), um den Öffnungsgrad des elektrischen Druckeinstellventils zu steuern, so dass der Kraftstoffdruck in dem Hochdruckleitungsweg, der durch die den Kraftstoffdruckermittler erfasst wird, unter dem Grenzwert bleibt.

4. Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3, wobei der Grenzwert höher ist als ein Wert, bei dem das Drucksicherheitsventil schließt, höher ist als ein Wert, bei dem der Injektor Kraftstoff einspritzen kann, und niedriger ist als ein Wert, bei dem Vibrationen des Motors oder eines Fahrzeugs nicht verursacht werden.