DE10348404A1

DE10348404A1 - Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator

Info

Publication number: DE10348404A1
Application number: DE2003148404
Authority: DE
Inventors: Kanehito Kariya Nakamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2004-04-29
Also published as: JP2004137990A

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator hat eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung (40) in einem Kraftstoffleitungsdurchgang (11), der von einer Common-Rail (2) zu einer Düsenkammer (31) eines Injektors (3) führt. Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung (40) variiert einen Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs (11) mit Betätigung eines Antriebs (41). Eine Motorsteuereinheit (5) steuert den Antrieb (41), um den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs (11) während einer winzigen Einspritzung oder einem Invervall unmittelbar nach der winzigen Einspritzung zu erhöhen, und um den Kraftstoffdurchgangswiderstand während einer Haupteinspritzung zu verringern. Somit wird eine Druckpulsation, die unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erzeugt wird, gedämpft und eine Schwankung der Einspritzmenge einer nachfolgenden Einspritzung kann unterbunden werden. Des Weiteren kann eine Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung gekürzt werden.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator zum Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff von einem Injektor. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff ist in einer Common-Rail (gemeinsamen Leitung) akkumuliert.
Herkömmlich ist ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator zum Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, der in einer Common-Rail akkumuliert ist, von einem Injektor bekannt, wie zum Beispiel in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2001-164976 offenbart ist.
Das Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator steuert Start und Stopp der Kraftstoffeinspritzung, die durch den Injektor ausgeführt wird. Daher kann ein Einspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzung nicht kontinuierlich oder schrittweise in einer Einspritzperiode variiert werden.
Daher wird ein scheinbares Kraftstoffverhältnis durch Ausführen von einer oder mehrerer winziger Einspritzungen zum Einspritzen einer winzigen Kraftstoffmenge und einer nachfolgenden Haupteinspritzung in dieser einen Einspritzperiode variiert.
Wenn eine Piloteinspritzung als eine winzige Einspritzung in einer Periode t1 auf einer Zeitachse in 7 ausgeführt wird, wird eine Druckpulsation in einem Kraftstoffleitungsdurchgang erzeugt, der die Common-Rail mit einer Düsenkammer des Injektors verbindet. Als ein Ergebnis schwankt der Druck in der Düsenkammer stark, wie durch eine durchgezogene Linie A in 7 gezeigt ist. In 7 repräsentiert L_V eine Hubstrecke eines Ventils, L_N ist eine Hubstrecke einer Nadel, P_STEUERUNG ist ein Druck in einer Steuerkammer und P_DÜSE ist ein Druck in der Düsenkammer. Daher wird, wenn die Haupteinspritzung nach der Piloteinspritzung ausgeführt wird, die Haupteinspritzmenge (die Menge des Kraftstoffes, der bei der Haupteinspritzung eingespritzt wird) schwanken.
Als ein Ergebnis wird die Gesamteinspritzmenge oder die Menge des Kraftstoffes, der tatsächlich von dem Injektor eingespritzt wird, wegen der Wirkung der Druckpulsation von einer Sollhaupteinspritzmenge abweichen, die durch eine Motorsteuereinheit (ECU) berechnet ist.
Insbesondere wird, wenn die Haupteinspritzung gestartet ist, wenn der Druck in der Düsenkammer wegen der Druckpulsation hoch ist, die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Injektors und die Einspritzmenge erhöht. Andererseits werden, wenn die Haupteinspritzung gestartet ist, wenn der Druck in der Düsenkammer wegen der Druckpulsation niedrig ist, die Ventilöffnungsgeschwindigkeit des Injektors und die Einspritzmenge gesenkt.
Der Druck in der Düsenkammer ändert sich wegen der Wirkung der Druckpulsation in Übereinstimmung mit einer abgelaufenen Periode. Daher schwankt, wie durch eine durchgezogene Linie B in 8 gezeigt ist, die Gesamteinspritzmenge Q in Übereinstimmung mit einem Pilotintervall stark.
In der vorstehenden Erläuterung wird ein Piloteinspritzmodus, in dem die Piloteinspritzung und die Haupteinspritzung in der einen Einspritzperiode ausgeführt werden, gezeigt. Sogar in einem Multieinspritzmodus, in dem eine Vielzahl von winzigen Einspritzungen und eine Haupteinspritzung ausgeführt werden, kann die Druckpulsation in jeder winzigen Einspritzung erzeugt werden und der Druck in der Düsenkammer wird schwanken. Daher werden die Einspritzmenge in der zweiten und den späteren winzigen Einspritzungen und die Haupteinspritzung wegen der Druckpulsation schwanken. Daher schwankt wie bei dem Piloteinspritzmodus die Gesamteinspritzmenge in Übereinstimmung mit dem Intervall der Einspritzungen stark.
Um das Problem der Schwankung in der Einspritzmenge durch die Druckpulsation zu umgehen, wird ein Verfahren zum Anordnen einer Blende (ein Beispiel für einen Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung) zum Dämpfen der Druckpulsation in dem Kraftstoffleitungsdurchgang, der von der Common-Rail zu der Düsenkammer des Injektors führt, eingesetzt. Ein Dämpffaktor der Druckpulsation kann durch Verringern des Durchmessers der Blende erhöht werden. Daher kann eine Wirkung, um die Schwankung der gesamten Einspritzmenge zu unterbinden, wie in 9 gezeigt ist, erhalten werden. In 9 repräsentiert V(Q) die Schwankung der gesamten Einspritzmenge Q und φd ist der Durchmesser der Blende.
Wenn der Durchmesser der Blende verringert wird, um den Dämpffaktor der Druckpulsation zu erhöhen, erhöht sich der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs. Das Einspritzverhältnis in der Haupteinspritzung fällt, wenn der Durchmesser der Blende verringert ist. Daher muss in dem Fall, in dem der Durchmesser φd der Blende verringert ist, eine Einspritzzeitlänge TQ verlängert sein, um eine vorgegebene Haupteinspritzmenge des Kraftstoffes in der Haupteinspritzung einzuspritzen, wie in 10 gezeigt ist. Wenn die Einspritzzeitlänge TQ der Haupteinspritzung verlängert ist, können jedoch Kraftstoffverbrauch und Emissionen verschlechtert sein.
Daher kann in dem Fall, in dem die Blende in dem Kraftstoffleitungsdurchgang angeordnet ist, der Durchmesser φd der Blende nicht auf eine Größe verringert sein, die erforderlich ist, um die Druckpulsation ausreichend zu verringern. Als ein Ergebnis kann die Druckpulsation nicht ausreichend verringert sein.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator zu schaffen, das Kontinuierlich oder schrittweise ein Einspritzverhältnis von Kraftstoff, der von einem Injektor eingespritzt wird, während einer Einspritzperiode zu variieren.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, das eine Druckpulsation unterbinden und eine Einspritzzeitlänge einer Haupteinspritzung zum Einspritzen einer großen Menge des Kraftstoffes in dem Fall verkürzen kann, in dem eine Kraftstoffeinspritzung in einem Piloteinspritzmodus oder einem Multieinspritzmodus ausgeführt wird. In der Kraftstoffeinspritzung in dem Piloteinspritzmodus oder dem Multieinspritzmodus führt ein Injektor eine oder mehrere winzige Einspritzungen und eine Haupteinspritzung während einer Einspritzperiode aus. Das Kraftstoffeinspritzsystem unterbindet die Druckpulsation durch Erhöhen eines Kraftstoffdurchgangswiderstands eines Kraftstoffleitungsdurchgangs, der von einer Common-Rail zu einer Düsenkammer eines Injektors führt, mindestens unmittelbar nach der winzigen Einspritzung. Daher kann eine Schwankung in einer Einspritzmenge einer nachfolgenden Einspritzung verringert sein. Das Kraftstoffeinspritzsystem verkürzt durch Verringern des Kraftstoffdurchgangswiderstands des Kraftstoffleitungsdurchgangs die Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung steuert ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator variabel einen Kraftstoffdurchgangswiderstand eines Kraftstoffleitungsdurchgangs, der von einer Common-Rail zu einer Düsenkammer eines Injektors führt, in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand eines Motors.

Daher kann der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs variiert werden, während ein Injektor eine Kraftstoffeinspritzung ausführt. Insbesondere kann ein Einspritzverhältnis des von dem Injektor eingespritzten Kraftstoffes kontinuierlich oder schrittweise während einer Einspritzperiode variiert werden.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung erhöht das Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs mindestens in einem Intervall unmittelbar nach einer winzigen Einspritzung und erhöht den Kraftstoffdurchgangswiderstand während einer Haupteinspritzperiode, wenn eine oder mehrere winzige Einspritzungen und eine Haupteinspritzung während einer Einspritzperiode ausgeführt werden.

Daher wird der Kraftstoffdurchgangswiderstand während dem Intervall unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erhöht. Dementsprechend wird eine Druckpulsation, die unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erzeugt wird, durch den erhöhten Kraftstoffdurchgangswiderstand gedämpft. Daher kann das Problem einer Schwankung einer Einspritzmenge in einer der winzigen Einspritzung nachfolgenden Einspritzung durch die Druckpulsation unterbunden werden. Als ein Ergebnis kann die Schwankung der Gesamteinspritzmenqe des in der einen Einspritzperiode eingespritzten Kraftstoffs unterbunden werden. Daher kann die Einspritzgenauigkeit verbessert werden.

Andererseits wird der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs während der Haupteinspritzperiode verringert. Daher kann eine Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung gekürzt werden. Somit kann eine Verschlechterung von Kraftstoffverbrauch und Emission, die verursacht wird, wenn die Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung verlängert ist, verhindert werden.

Daher kann die Schwankung der Gesamteinspritzmenge durch die Druckpulsation gehemmt werden und unterdessen kann die Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung gekürzt werden.

Merkmale und Vorteile von Ausführungsbeispielen werden ebenso wie Verfahren des Betriebs und die Funktion der zugehörigen Teile aus einem Studium der nachstehenden detaillierten Beschreibung, der anhängenden Ansprüche und der Zeichnungen, die alle ein Teil dieser Anmeldung ausbilden, gewürdigt. In den Zeichnungen:

1 ist ein schematisches Diagramm, das ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

2 ist ein Schnittbild, das einen Injektor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

3 ist ein Schnittbild, das eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsveränderungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;

4 ist ein Schnittbild, das eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsveränderungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;

5 ist ein Diagramm, das ein Einspritzmuster in einem Multieinspritzmodus gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;

6 ist ein Diagramm, das ein Einspritzmuster in dem Fall zeigt, in dem ein Einspritzverhältnis während einer Einspritzung variiert wird;

7 ist ein Graph, der eine Druckschwankung in einer Düsenkammer durch Druckpulsation zeigt;

8 ist ein Graph, der eine Gesamteinspritzmengenschwankung durch die Druckpulsation zeigt;

9 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen einem Durchmesser einer Blende und der Schwankung der Gesamteinspritzmenge zeigt; und

10 ist ein Graph, der eine Beziehung zwischen dem Durchmesser der Blende und einer Einspritzzeitlänge zeigt.

(Erstes Ausführungsbeispiel) Bezug nehmend auf 1 ist ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator des vorliegenden Ausführungsbeispiels führt eine Kraftstoffeinspritzung beispielsweise zu einem Dieselmotor 1 aus. Das Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator hat eine Common-Rail 2, Injektoren 3, eine Versorgungspumpe 4, eine Motorsteuereinheit (ECU) 5 und dergleichen.

Ein Vierzylindermotor ist als ein Beispiel des Motors 1 erläutert, der in 1 gezeigt ist. Alternativ kann jede andere Art von Mehrzylindermotoren eingesetzt werden.

Die Common-Rail 2 ist ein Sammelbehälter zum Sammeln von mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff, der zu den Injektoren 3 zugeführt wird. Um Common-Rail-Druck (Kraftstoffdruck in der Common-Rail 2) entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck anzusammeln, ist die Common-Rail 2 durch eine Hochdruckkraftstoffleitung 6 mit einem Ausflussstutzen der Versorgungspumpe 4 verbunden. Die Versorgungspumpe 4 fördert den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff unter Druck.

Überschüssiger Kraftstoff von den Injektoren 3 wird durch eine Abströmleitung (ein Kraftstoffrezirkulierungsdurchgang) 7 zu einem Kraftstoffbehälter 8 zurückgeführt.

Ein Druckbegrenzer 10 ist in einer Entlastungsleitung (ein Kraftstoffrezirkulierungsdurchgang) 9 angeordnet, die von der Common-Rail 2 zu dem Kraftstoffbehälter 8 führt. Der Druckbegrenzer 10 ist ein Drucksicherheitsventil, das öffnet, wenn der Common-Rail-Druck einen gesetzten Grenzdruck überschreitet. Somit steuert der Druckbegrenzer 10 den Common-Rail-Druck unter den gesetzten Grenzdruck.

Jeder Injektor 3 ist in jedem Zylinder des Motors 1 montiert. Der Injektor 3 ist mit einem stromabwärtigen Ende von einer Vielzahl von Kraftstoffleitungsdurchgängen 11 verbunden, die von der Common-Rail 2 abzweigen. Der Injektor 3 spritzt den Kraftstoff in jeden Zylinder ein.

Die Versorgungspumpe 4 ist eine Hochdruckpumpe zum Fördern des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffes in die Common-Rail 2 unter Druck. Die Versorgungspumpe 4 hat eine Zuführpumpe zum Saugen des Kraftstoffes aus dem Kraftstoffbehälter 8 zu der Versorgungspumpe 4. Die Versorgungspumpe 4 beaufschlagt den angesaugten Kraftstoff mit Hochdruck und fördert den mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff zu der Common-Rail 2 unter Druck. Die Zuführpumpe und die Versorgungspumpe 4 werden durch eine gemeinsame Nockenwelle 12 angetrieben. Die Nockenwelle 12 wird durch eine Kurbelwelle 13 des Motors 1 und dergleichen drehend angetrieben, wie in 1 gezeigt ist.

Die ECU 5 hat eine CPU, eine RAM, eine ROM und dergleichen. Die ECU 5 führt verschiedene Arten von Berechnungsprozessen basierend auf Programmen, die in der ROM gespeichert sind, und Signalen (Signale entsprechend einem Betriebszustand eines Fahrzeuges, wie beispielsweise einem Betätigungszustand durch einen Fahrzeugfahrer und einen Betriebszustand des Motors 1)n aus, die von verschiedenen Sensoren zu der RAM eingegeben werden.

Die ECU 5 des vorliegenden Ausführungsbeispiels bestimmt eine Soll-Einspritzmenge, einen Einspritzmodus und eine Ventilöffnungszeitgebung des Injektors 3 für jede Kraftstoffeinspritzung bei jedem Zylinder basierend auf den Programmen, die in der ROM gespeichert sind, und den Sensorsignalen (dem Betriebszustand des Fahrzeugs), die zu der RAM eingegeben werden.

Der Einspritzmodus ist ein normaler Einspritzmodus, ein Piloteinspritzmodus oder ein Multieinspritzmodus. In dem normalen Einspritzmodus wird nur eine Haupteinspritzung in einer Einspritzperiode ausgeführt. In dem Piloteinspritzmodus wird eine winzige Einspritzung (eine Piloteinspritzung) und eine nachfolgende Haupteinspritzung in der einen Einspritzperiode ausgeführt. In dem Multieinspritzmodus werden eine Vielzahl von winzigen Einspritzungen und eine Haupteinspritzung in der einen Einspritzperiode ausgeführt.

Die ECU 5 ist mit verschiedenen Sensoren zum Erfassen des Betriebszustands des Fahrzeugs verbunden, wie beispielsweise einem Gaspedalstellungssensor 21 zum Erfassen einer Gaspedalstellung, einem Drehzahlsensor 22 zum Erfassen der Motordrehzahl, einem Wassertemperatursensor 23 zum Erfassen der Kühlwassertemperatur des Motors 1, einem Common-Rail-Drucksensor 2'' zum Erfassen des Common-Rail-Drucks, anderen Sensoren 25 und dergleichen.

Wie in 2 gezeigt ist, sind eine Düsenkammer 31 und eine Steuerkammer 32 des Injektors 3 durch den Kraftstoffleitungsdurchgang 11 mit der Common-Rail 2 verbunden. Wem die ECU 5 einen Einspritzbefehl zu dem Injektor 3 ausgibt, öffnet ein Solenoidventil 33 und der Kraftstoff in der Steuerkammer 32 fließt durch die Abströmleitung 7 zu einer Niedrigdruckseite (eine Seite des Kraftstoffbehälters 8). Dementsprechend sinkt der Druck in der Steuerkammer 32 und eine Nadel 34 steigt in 2 hoch. Als ein Ergebnis kommuniziert die Düsenkammer 31 mit Einspritzlöchern 35 und der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff, der zu der Düsenkammer 31 zugeführt wird, wird durch die Einspritzlöcher 35 eingespritzt.

Andererseits schließt, wenn die ECU 5 einen Einspritzstoppbefehl an den Injektor 3 ausgibt, das Solenoidventil 33 und der Druck in der Steuerkammer 32 steigt auf einen hohen Druck. Dementsprechend sinkt die Nadel 34 in 2. Als ein Ergebnis blockiert die Nadel 34 die Einspritzlöcher 35 und die Kraftstoffeinspritzung ist gestoppt.

Die Änderungen des Druckes in der Steuerkammer 32 und der Düsenkammer 31 während einer Kraftstoffeinspritzung erzeugen einen Öldruckstoß. Der Öldruckstoß wird in der Form einer Druckpulsation in dem Kraftstoffleitungsdurchgang 11 erzeugt, der den Kraftstoff von der Common-Rail 2 zu der Düsenkammer 31 einführt.

Das Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator des vorliegenden Ausführungsbeispiels führt die Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Einspritzmodus, in dem Piloteinspritzmodus oder in dem Multieinspritzmodus entsprechend dem Betriebszustand des Fahrzeugs aus.

In der Kraftstoffeinspritzung in dem normalen Einspritzmodus, in dem nur die Haupteinspritzung ausgeführt wird, ist ein Intervall zwischen der vorliegenden Einspritzung und der nächsten Einspritzung lang. Daher wird die Druckpulsation, die zum Zeitpunkt der gegenwärtigen Einspritzung erzeugt ist, gedämpft und ausgeschalten. Daher wird die Schwankung in der Einspritzmenge der nächsten Einspritzung durch die Druckpulsation nicht verursacht.

In der Kraftstoffeinspritzung in dem Piloteinspritzmodus ist jedoch ein Intervall (ein Pilotintervall) von der Piloteinspritzung zu der Haupteinspritzung kurz. Daher beeinflusst die Druckpulsation, die unmittelbar nach der Piloteinspritzung erzeugt wird, die Haupteinspritzung.

Gleichermaßen ist bei der Kraftstoffeinspritzung in dem Multieinspritzmodus ein Intervall von der winzigen Einspritzung zu der nachfolgenden Einspritzung kurz. Daher beeinflusst die Druckpulsation, die unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erzeugt wird, die nachfolgende Einspritzung.

Insbesondere wird bei der Kraftstoffeinspritzung in dem Piloteinspritzmodus oder in dem Multieinspritzmodus eine Gesamteinspritzmenge (die Menge des Kraftstoffes, der tatsächlich von dem Injektor 3 eingespritzt wird) von der Soll-Einspritzmenge wegen der Druckpulsation, die in dem Kraftstoffleitungsdurchgang 11 erzeugt wird, stark abweichen.

Um das vorstehende Problem zu lösen, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in 3 gezeigt ist, eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 in dem Kraftstoffleitungsdurchgang 11 angeordnet, der von der Common-Rail 2 zu der Düsenkammer 31 des Injektors 3 führt. Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 variiert den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 mit Betätigung eines Antriebs 41. Die ECU 5 treibt den Antrieb 41 an und steuert ihn, um den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 während einer winzigen Einspritzperiode in dem Piloteinspritzmodus zu erhöhen, indem die winzige Einspritzung ausgeführt wird, oder während dem Intervall unmittelbar nach der winzigen Einspritzung. Somit wird die Druckpulsation, die unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erzeugt wird, gedämpft. Die ECU 5 treibt den Antrieb 41 an und steuert ihn, um den Kraftstoffdurchgangswiderstand während einer Haupteinspritzperiode zu senken, in der die Haupteinspritzung 'ausgeführt wird, so dass eine Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung gekürzt ist.

Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat zusätzlich zu dem Antrieb 41 ein Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 und eine Rückholfeder 43.

Das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 ist ein Steuerventil, das im Wesentlichen in der Form einer Stange mit großen Durchmesserabschnitten 42a zum Erhöhen des Kraftstoffdurchgangswiderstands der Kraftstoffleitungsdurchgänge 11 und mit kleinen Durchmesserabschnitten 42b zum Senken des Kraftstoffdurchgangswiderstands der Kraftstoffleitungsdurchgänge 11.

Die Rückholfeder 43 drückt das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 zu der rechten Seite in 3, so dass der Kraftstoffdurchgangswiderstand an den zugehörigen Kraftstoffleitungsdurchgängen 11 erhöht ist, wenn der Antrieb ausgeschalten ist. Insbesondere spannt die Rückholfeder 43 das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 zu der rechten Seite in 3 vor, so dass die großen Durchmesserabschnitte 42a des Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventils 42 jeweils in den Kraftstoffleitungsdurchgängen 11 angeordnet sind, wenn der Antrieb 41 ausgeschalten ist.

Wenn der Antrieb 41 ein EIN-Signal von der ECU 5 während der Haupteinspritzperiode empfängt, treibt der Antrieb 41 das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 zu der linken Seite in 3 unter Überwindung der Vorspannkraft der Rückholfeder 43 an. Somit macht der Antrieb 41 die kleinen Durchmesserabschnitte 42b des Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventils 42 mit den Kraftstoffleitungsdurchgängen 11 übereinstimmend, um den Kraftstoffdurchgangswiderstand der jeweiligen Kraftstoffleitungsdurchgänge 11 zu verringern.

Somit senkt die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 den Kraftstoffdurchgangswiderstand der Kraftstoffleitungsdurchgänge 11 nur während der Haupteinspritzperiode und erhöht den Kraftstoffdurchgangswiderstand der Kraftstoffleitungsdurchgänge 11 während der anderen Periode inklusive der Periode unmittelbar nach der winzigen Einspritzung.

Wie vorstehend erläutert ist, ist in dem Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator des vorliegenden Ausführungsbeispiels der Kraftstoffdurchgangswiderstand während der Periode ausgenommen der Haupteinspritzperiode groß. Daher wird die Druckpulsation, die in dem Kraftstoffleitungsdurchgang 11 unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erzeugt wird, durch die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 wirksam gedämpft, die den großen Kraftstoffdurchgangswiderstand vorsieht. Somit ist das Problem der Schwankung der Einspritzmenge des Kraftstoffes, der der winzigen Einspritzung nachfolgend eingespritzt wird, unterbunden. Als ein Ergebnis wird die Schwankung der Gesamteinspritzmenge des während der einen Einspritzperiode eingespritzten Kraftstoffes unterbunden und die Einspritzgenauigkeit ist verbessert.

Andererseits wird während der Haupteinspritzperiode die Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung gekürzt, weil der Kraftstoffdurchgangswiderstand verringert ist. Als ein Ergebnis wird Verschlechterung von Kraftstoffverbrauch oder Emission, die verursacht wird, wenn die Zeitlänge der Haupteinspritzung verlängert ist, unterbunden.

Somit wird in dem Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Schwankung der Gesamteinspritzmenge durch die Druckpulsation unterbunden und unterdessen die Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung verkürzt.

(Zweites Ausführungsbeispiel)

Als nächstes wird ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel basierend auf 4 und 5 erläutert.

Das Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator des zweiten Ausführungsbeispiels hat eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40, die ein Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 unter der Verwendung einer Erhöhung einer Durchflussgeschwindigkeit des Kraftstoffes, der durch einen Kraftstoffleitungsdurchgang 11 fließt, bewegt. Somit erhöht das Kraftstoffeinspritzsystem eine Durchgangsfläche des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 mit der Bewegung des Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventils 42.

Insbesondere bewegt das Kraftstoffeinspritzsystem das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 unter der Verwendung der Durchflussgeschwindigkeit, die sich während der Haupteinspritzperiode erhöht. Somit verringert das Kraftstoffeinspritzsystem den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 nur während der Haupteinspritzperiode und erhöht den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 während der anderen Periode inklusive der Periode unmittelbar nach der winzigen Einspritzung.

Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 des zweiten Ausführungsbeispiels ist in einem Anschlussabschnitt der Common-Rail 2 ausgebildet, die mit dem Kraftstoffleitungsdurchgang 11 verbunden ist. Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 ist mit einer ersten Blende 44 an dem Anschlussabschnitt der Common-Rail 2 und einer zweiten Blende 45 ausgebildet. Die erste Blende 44 hat einen großen Durchmesser φd1 (zum Beispiel 1,5 mm). Die zweite Blende 45 hat einen kleinen Durchmesser φd2 (zum Beispiel 0,5 mm), der kleiner als der der ersten Blende 44 ist. Somit verringert die zweite Blende 45 die Druckpulsation wirksam. Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 hat das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42, das im Wesentlichen in der Form eines Zylinders ausgeführt ist, und eine Rückholfeder 43. Das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 kann die erste Blende 44 blockieren. Die Rückholfeder 43 spannt das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 in eine Richtung, in der das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 ausgeführt ist, um die erste Blende 44 zu blockieren, oder eine Richtung entgegengesetzt zu dem Kraftstofffluss vor.

Die Stärke der Rückholfeder 43 ist so festgelegt, dass das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 die erste Blende 44 blockiert, wenn der Kraftstoff bei einer niedrigen Geschwindigkeit entsprechend der winzigen Einspritzung fließt, und dass das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 sich entlang der Richtung des Kraftstoffflusses bewegt, um die erste Blende 44 zu öffnen, wenn die Durchflussgeschwindigkeit des Kraftstoffes auf einen höheren Wert entsprechend der Haupteinspritzung erhöht ist.

Als nächstes wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzsystems des zweiten Ausführungsbeispiels in dem Fall der Kraftstoffeinspritzung in dem Multieinspritzmodus zum Ausführen zweier winziger Einspritzungen und einer Haupteinspritzung während einer Einspritzperiode basierend auf 5 erläutert.

In 5(a) repräsentieren Perioden A, C, E Einspritzstoppperioden, in denen die Einspritzung nicht ausgeführt wird. Perioden B, D repräsentieren winzige Einspritzperioden, in denen die winzigen Einspritzungen zum Einspritzen einer winzigen Menge (im Allgemeinen jeweils 1 mm³/st) des Kraftstoffes ausgeführt werden. Eine Periode F repräsentiert eine Haupteinspritzperiode, in der die Haupteinspritzung zum Einspritzen einer Haupteinspritzmenge (im Allgemeinen 20 mm³/st) des Kraftstoffes ausgeführt wird.

Der Kraftstoff fließt nicht durch den Kraftstoffleitungsdurchgang 11 während der Einspritzstoppperioden der Periode A vor einem Einspritzstart und der Perioden C, E unmittelbar nach den winzigen Einspritzungen. Daher verbleibt das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 zu der linken Seite in 5(b) durch die Rückholfeder 43 gedrückt.

Somit verbleibt während den Einspritzstoppperioden A, C, E der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 groß.

Während den winzigen Einspritzperioden B, D fließt nur die winzige Menge des Kraftstoffes durch den Kraftstoffleitungsdurchgang 11. Daher bewegt sich das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 leicht zu der rechten Seite in 5(c). Die erste Blende 44 verbleibt jedoch durch das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 blockiert. Daher fließt der Kraftstoff, der durch den Kraftstoffleitungsdurchgang 11 fließt, durch die zweite Blende 45. womit verbleibt der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 während den winzigen Einspritzperioden B, D groß.

Während der Haupteinspritzperiode F erhöht sich die Durchflussgeschwindigkeit des Kraftstoffes, der durch den Kraftstoffleitungsdurchgang 11 fließt. Daher bewegt sich das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 stark zu der rechten Seite in 5(d) und die erste Blende 44 ist geöffnet.

Somit wird in der Haupteinspritzperiode F der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 klein.

Somit wird auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 während den winzigen Einspritzperioden erhöht und wird während der Haupteinspritzperiode verringert. Daher kann das Kraftstoffeinspritzsystem des zweiten Ausführungsbeispiels eine Wirkung ähnlich zu der Wirkung des ersten Ausführungsbeispiels erzielen.

Zusätzlich wird der Antrieb 41, der in dem ersten Ausführungsbeispiel erläutert ist, in dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht verwendet. Daher können die Kosten verringert werden.

(Modifikationen)

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird als ein Beispiel des Antriebs 41 der elektromagnetische lineare Antrieb eingesetzt. Alternativ kann jeglicher anderer Antrieb eingesetzt werden, der das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 mit einem guten Ansprechen öffnen oder schließen kann.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 zum Schalten des Kraftstoffdurchgangswiderstands der gesamten Kraftstoffleitungsdurchgänge 11 auf einmal eingesetzt. Alternativ kann die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 für jeden Kraftstoffleitungsdurchgang 11 zum Ändern des Kraftstoffdurchgangswiderstands des entsprechenden Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 angeordnet werden.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist das zylindrische Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil 42 als ein Beispiel für das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil eingesetzt, das durch den Fluss des Kraftstoffes bewegt wird, der durch den Kraftstoffleitungsdurchgang 11 fließt. Alternativ kann ein Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil in der Form einer Plattenfeder eingesetzt sein, um den Kraftstoffdurchgangswiderstand zu variieren. In diesem Fall kann die Rückholfeder 43 weggelassen sein.

In dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 während der winzigen Einspritzperiode erhöht und während der Haupteinspritzperiode verringert. Alternativ kann ein Einspritzverhältnis α während der einen Einspritzperiode durch Variieren des Kraftstoffdurchgangswiderstands des Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 unter der Verwendung der Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 variiert werden, während der Injektor 3 geöffnet ist, wie in 6 gezeigt ist.

Die ECU 5 kann das Einspritzverhältnis α des Kraftstoffes, der von dem Injektor 3 eingespritzt wird, kontinuierlich oder schrittweise während der einen Einspritzperiode durch Steuern des Antriebs 41, um den Kraftstoffdurchgangswiderstand des •Kraftstoffleitungsdurchgangs 11 in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Fahrzeugs zu variieren, während der Injektor 3 offen ist.

In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 in dem Anschlussabschnitt der Common-Rail 2 angeordnet. Alternativ kann die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 irgendwo in dem Kraftstoffleitungsdurchgang 11 angeordnet sein.

Wenn die Haupteinspritzung mit dem großen Einspritzverhältnis gestoppt ist, wird eine vorübergehende Druckanstiegswelle (eine Druckwelle) in dem Common-Rail-Druck erzeugt. Die Druckwelle verursacht eine Instabilität in dem Common-Rail-Druck zu dem Zeitpunkt, wenn die nächste Einspritzung gestartet wird. Als ein Ergebnis wird die Ist-Einspritzmenge von der Soll-Einspritzmenge abweichen.

In dem Fall kann die Ist-Einspritzmenge durch Erhöhen des Kraftstoffdurchgangswiderstands während dem Intervall von der Haupteinspritzung zu der nächsten Einspritzung mit der Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung 40 mit der Soll-Einspritzmenge in Übereinstimmung gebracht werden, so dass die Druckwelle gedämpft ist.

Das Ausmaß der vorübergehenden Druckanstiegswelle, die in dem Common-Rail-Druck erzeugt wird, wenn die Kraftstoffeinspritzung gestoppt ist, ist proportional zu dem Einspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzung. Daher wird der Kraftstoffdurchgangswiderstand unmittelbar nach der Einspritzung in Übereinstimmung mit dem Einspritzverhältnis variabel gesteuert.

Insbesondere wird der Kraftstoffdurchgangswiderstand unmittelbar nach der Einspritzung erhöht, wenn das Ausmaß der Druckwelle groß ist, und verringert, wenn das Ausmaß der Druckwelle klein ist. Somit wird die Druckwelle wirksam gedämpft.

Die vorliegende Erfindung sollte nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt sein, sondern kann auf vielen anderen Wegen, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, ausgeführt werden.

Ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator hat eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung (40) in einem Kraftstoffleitungsdurchgang (11), der von einer Common-Rail (2) zu einer Düsenkammer (31) eines Injektors (3) führt. Die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungsvorrichtung (40) variiert einen Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs (11) mit Betätigung eines Antriebs (41). Eine Motorsteuereinheit (5) steuert den Antrieb (41), um den Kraftstoffdurchgangswiderstand des Kraftstoffleitungsdurchgangs (11) während einer winzigen Einspritzung oder einem Intervall unmittelbar nach der winzigen Einspritzung zu erhöhen, und um den Kraftstoffdurchgangswiderstand während einer Haupteinspritzung zu verringern. Somit wird eine Druckpulsation, die unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erzeugt wird, gedämpft und eine Schwankung der Einspritzmenge einer nachfolgenden Einspritzung kann unterbunden werden. Des Weiteren kann eine Einspritzzeitlänge der Haupteinspritzung gekürzt werden.

Claims

Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator, gekennzeichnet durch eine Common-Rail (2) zum Akkumulieren von mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff; einen Injektor (3) zum Einspritzen des mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoffes, der in der Common-Rail (2) akkumuliert ist; eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) zum Variieren eines Kraftstoffdurchgangswiderstands einer Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) mit Betätigung einer Antriebseinrichtung (41), wobei die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) in der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) angeordnet ist, die von der Common-Rail (2) zu einer Düsenkammer (31) des Injektors (3) führt; und eine Steuervorrichtung (5) zum Steuern des Injektors (3) in Übereinstimmung mit einem Betriebszustand eines Motors (1) und zum variablen Steuern des Kraftstoffdurchgangswiderstands der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) durch Steuern der Antriebseinrichtung (41) in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors (1).
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem eine oder mehrere winzige Einspritzungen zum Einspritzen einer winzigen Einspritzmenge des Kraftstoffes und eine Haupteinspritzung zum Einspritzen einer großen Menge des Kraftstoffes während einer Einspritzperiode ausführt, und die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) den Kraftstoffdurchgangswiderstand der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) mindestens während einem Intervall unmittelbar nach der winzigen Einspritzung erhöht und den Kraftstoffdurchgangswiderstand während der Haupteinspritzung verringert.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 2, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem die Kraftstoffeinspritzung nach der Haupteinspritzung in der einen Kraftstoffeinspritzperiode ausführt, und die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) den Kraftstoffdurchgangswiderstand in einem Intervall unmittelbar nach der Haupteinspritzung erhöht.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoffeinspritzsystem eine oder mehrere Kraftstoffeinspritzungen in einer Einspritzperiode ausführt, und die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) den Kraftstoffdurchgangswiderstand verringert, wenn ein Einspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzung groß ist, und den Kraftstoffdurchgangswiderstand erhöht, wenn das Einspritzverhältnis der Kraftstoffeinspritzung klein ist.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 4, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) den Kraftstoffdurchgangswiderstand in einem Intervall unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung mit dem großen Einspritzverhältnis erhöht und den Kraftstoffdurchgangswiderstand in einem anderen Intervall unmittelbar nach der Kraftstoffeinspritzung mit dem kleinen Einspritzverhältnis verringert.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) den Kraftstoffdurchgangswiderstand der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand des Motors (1) variabel steuert, wenn der Injektor (3) öffnet bis der Injektor (3) schließt.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) eine Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventileinrichtung (42) hat, die eine oder mehrere Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventile (42) zum Variieren des Kraftstoffdurchgangswiderstands der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) hat, die Antriebseinrichtung (41), die in der Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) beinhaltet ist, die Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventileinrichtung (42) variabel antreibt, und die Steuervorrichtung (5) die Antriebseinrichtung (41) steuert, um den Kraftstoffdurchgangswiderstand der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) zu variieren.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) eine Vielzahl von Kraftstoffleitungsdurchgängen (11) hat, wobei jeder Kraftstoffleitungsdurchgang (11) eins der Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventile (42) hat, und die Antriebseinrichtung (41) ein einziger Antrieb (41) ist, der die Vielzahl von Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventile (42) variabel antreibt.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach Anspruch 7, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) eine Vielzahl von Kraftstoffleitungsdurchgängen (11) hat, wobei jeder Kraftstoffleitungsdurchgang (11) eines der Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventile (42) hat, die Antriebseinrichtung (41) eine Vielzahl von Antrieben (41) hat, die jeweils der Vielzahl von Kraftstoffleitungsdurchgängen (11) entsprechen, der Antrieb (41) und das Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil (42) eine Eins-zu-Eins-Übereinstimmung haben, und der Antrieb (41) das entsprechende Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil (42) variabel antreibt.
Kraftstoffeinspritzsystem mit Akkumulator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffdurchgangswiderstandsänderungseinrichtung (40) ein Kraftstoffdurchgangswiderstandsschaltventil (42) zum Erhöhen einer Durchgangsfläche der Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) unter Verwendung der Erhöhung der Durchflussgeschwindigkeit des Kraftstoffes, der durch die Kraftstoffleitungsdurchgangseinrichtung (11) fließt, hat.