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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsystem.
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Es wird die Priorität der am 27. März 2012 eingereichten
japanischen Patentanmeldung Nr. 2012-071910 beansprucht, deren Inhalt hier als Bezugnahme aufgenommen wird.
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HINTERGRUND
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In letzter Zeit erlangte ein Zweistoffsystem als Technik zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs Bedeutung, bei dem einem einzelnen Motor Kraftstoff zugeführt wird durch selektives Umschalten zwischen einem Flüssigkraftstoff, wie beispielsweise Benzin, und einem gasförmigen Kraftstoff, wie beispielsweise komprimiertes Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG). Wird in dem Zweistoffsystem gasförmiger Kraftstoff verwendet, so wird der gasförmige Kraftstoff im Allgemeinen einem ausschließlich für gasförmigen Kraftstoff genutzten Kraftstoffeinspritzventil zugeführt, nachdem der Druck eines in einem Gastank gefüllten Hochdruckgaskraftstoffs mittels eines Reglers auf einen gewünschten Druck verringert wurde.
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Ein elektromagnetisches Isolationsventil wird in eine Gaskraftstoffleitung von dem Gastank zu dem Regler eingefügt, und ein Öffnungs-/Schließzustand des Isolationsventils wird durch ein Steuergerät gesteuert, wodurch ein Schalten des Beginns und des Endes der Gaskraftstoffzuführung ermöglicht wird. Als eines der Isolationsventile ist ein Isolationsventil mit einer sogenannten Kickpilotstruktur bekannt, die ein Pilotventil enthält, das vorab bei einer Aktivierung geöffnet wird, und ein Hauptventil, das durch einen Differenzdruckabfall zwischen stromaufwärtiger und stromabwärtiger Seite nach dem Öffnen des Pilotventils geöffnet wird.
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Im Falle der Verwendung eines Isolationsventils mit einer solchen Kickpilotstruktur fällt der Differenzdruck des Isolationsventils zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite nicht, wenn nach dem Aktivieren des Isolationsventils die Gaskraftstoffeinspritzung vor dem Öffnen des Hauptventils gestartet wird, sodass das Hauptventil im geschlossenen Zustand verbleibt und eine unzureichende Zuführung des gasförmigen Kraftstoffs auftreten kann (eine Motorfehlzündung kann auftreten).
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Hinsichtlich dieser Sachverhalte offenbart das Patentdokument 1 eine Technik, bei der eine Verzögerungszeit von einer Aktivierungsstartperiode des Isolationsventils zu einer Gaskraftstoffeinspritzstartperiode in Abhängigkeit eines Kraftstoffdrucks des Isolationsventils auf der stromaufwärtigen Seite (erster Kraftstoffdruck) und eines Kraftstoffdrucks des Reglers auf der stromabwärtigen Seite (zweiter Kraftsstoffdruck) eingestellt wird, und die Gaskraftstoffeinspritzung beginnt nach Ablauf der Verzögerungszeit nach dem Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils (nach Ablauf einer Zeit, während der ein Öffnen des Hauptventils erwartet wird).
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[Dokument zum verwandten Stand der Technik]
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[Patentdokument]
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- [Patentdokument 1] Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2011-202615
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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[Durch die Erfindung zu lösende Probleme]
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In der vorstehend beschriebenen herkömmlichen Technik ergibt sich aus Sicht eines Nutzers eine lange Zeitdauer von einer Zündungseinschaltoperation bis zur Beendigung der Antriebsvorbereitung, da der Motor durch Einspritzen des gasförmigen Kraftstoffs nach Abwarten des Ablaufs der Verzögerungszeit ab dem Aktivierungsbeginn des Isolationsventils gestartet wird, was für den Benutzer unkomfortabel ist. Insbesondere dann, wenn das Isolationsventil zum Anhalten des Motors in einem Zustand geschlossen wird, bei dem der Gasfüllpegel in dem Gastank niedrig ist und der Motor nach dem Auffüllen des gasförmigen Kraftstoffs in dem Gastank gestartet wird, steigt der Druckunterschied des Isolationsventils zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite im Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils stark an. Dadurch wird die einzustellende Verzögerungszeit noch länger.
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Angesichts der vorgenannten Situation ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem bereitzustellen, durch das eine Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffzufuhr vermieden werden kann, ohne dem Benutzer beim Starten des Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs Unbehagen zu bereiten, wenn ein Isolationsventil mit der sogenannten Kickpilotstruktur verwendet wird.
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[Mittel zum Lösen des Problems]
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Zur Lösung des vorgenannten Problems werden bei der vorliegenden Erfindung die nachfolgenden Aspekte eingesetzt.
- (1) Ein Aspekt gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsystem mit: einem Flüssigkraftstoffeinspritzventil, das aus einem Flüssigkraftstofftank mit flüssigem Kraftstoff versorgt wird; einem Gaskraftstoffeinspritzventil, das aus einem Gaskraftstofftank über einen Regler mit einem gasförmigen Kraftstoff versorgt wird; einem Isolationsventil, das in eine Gaskraftstoffleitung von dem Gaskraftstofftank zu dem Regler eingefügt ist, und das ein erstes Ventil aufweist, das vorab bei einer Aktivierung geöffnet wird, und ein zweites Ventil, das durch einen Differenzdruckabfall zwischen einer stromabwärtigen und stromaufwärtigen Seite nach dem Öffnen des ersten Ventils geöffnet wird; und einem Steuergerät, das eine Aktivierungssteuerung des Flüssigkraftstoffeinspritzventils, des Gaskraftstoffeinspritzventils und des Isolationsventils durchführt. Das Kraftstoffeinspritzsystem enthält einen Drucksensor, der einen Druck der Gaskraftstoffleitung von dem Isolationsventil zu dem Regler als Hochdruckleitungsdruck erfasst, und ein das Erfassungsergebnis angebendes Signal an das Steuergerät ausgibt. Das Steuergerät beginnt mit der Aktivierung des Isolationsventils und startet die Gaskraftstoffeinspritzung durch Aktivierungssteuerung des Gaskraftstoffeinspritzventils beim Starten eines Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs. Stellt das Steuergerät basierend auf dem anhand des Ausgangssignals des Drucksensors erkannten Hochdruckleitungsdrucks nach dem Starten der Aktivierung des Isolationsventils fest, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Gaskraftstofftank nachgefüllt wurde, und stellt es danach fest, dass das zweite Ventil nicht geöffnet wurde, so schaltet das Steuergerät durch Aktivierungssteuerung des Flüssigkraftstoffeinspritzventils auf Flüssigkraftstoffeinspritzung um.
- (2) Wenn in dem Aspekt gemäß dem vorgenannten Punkt (1) der Hochdruckleitungsdruck im Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils kleiner oder gleich einem Schwellwert ist, dann überwacht das Steuergerät nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils, ob der Hochdruckleitungsdruck von einem Wert zum Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils um einen vorbestimmten Wert oder mehr angestiegen ist, und wenn der Hochdruckleitungsdruck um den vorbestimmten Wert oder mehr angestiegen ist, kann das Steuergerät feststellen, dass der Gaskraftstoff in dem Gaskraftstofftank nachgefüllt wurde.
- (3) Wenn in dem Aspekt gemäß den vorgenannten Punkten (1) oder (2) der Hochdruckleitungsdruck mit einer bestimmten Rate oder mehr abgefallen ist, kann das Steuergerät, nachdem es festgestellt hat, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Gaskraftstofftank nachgefüllt wurde, feststellen, dass das zweite Ventil nicht geöffnet wurde.
- (4) Wenn in dem Aspekt gemäß einem der vorgenannten Punkte (1) bis (3) der Hochdruckleitungsdruck gegenüber einem Wert beim Umschalten in die Flüssigkraftstoffeinspritzung gestiegen ist und sich stabilisiert hat, kann das Steuergerät nach einem Umschalten in die Flüssigkraftstoffeinspritzung durch Aktivierungssteuerung des Flüssigkraftstoffeinspritzventils feststellen, dass das zweite Ventil geöffnet wurde, und durch Aktivierungssteuerung des Gaskraftstoffeinspritzventils wieder in die Gaskraftstoffeinspritzung umschalten.
- (5) Wenn in dem Aspekt gemäß einem der vorgenannten Punkte (1) bis (4) die Motorgeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist, kann das Steuergerät feststellen, dass der Motor gerade gestartet wurde, und kann eine Aktivierung des Isolationsventils und eine Gaskraftstoffeinspritzung durch Aktivierungssteuerung des Gaskraftstoffeinspritzventils beginnen.
- (6) In dem Aspekt gemäß einem der vorgenannten Punkte (1) bis (5) umfasst das Steuergerät: ein erstes Steuergerät, das ein erstes Impulssignal ausgibt, das eine Aktivierungszeit des Flüssigkraftstoffeinspritzventils spezifiziert; und ein zweites Steuergerät, das das von dem ersten Steuergerät eingegebene erste Impulssignal bei der Flüssigkraftstoffeinspritzung an das Flüssigkraftstoffeinspritzventil ausgibt, und ein zweites Impulssignal erzeugt, das eine Aktivierungszeit des Gaskraftstoffeinspritzventils basierend auf dem ersten Impulssignal bei der Gaskraftstoffeinspritzung spezifiziert, und das zweite Impulssignal an das Gaskraftstoffeinspritzventil ausgibt. Beim Starten des Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs startet das zweite Steuergerät die Gaskraftstoffeinspritzung durch Starten der Aktivierung des Isolationsventils und Ausgeben des zweiten Impulssignals an das Gaskraftstoffeinspritzventil. Wenn das zweite Steuergerät basierend auf dem anhand eines Ausgangssignals des Drucksensors erkannten Hochdruckleitungsdruck nach dem Starten der Aktivierung des Isolationsventils feststellt, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Gaskraftstofftank nachgefüllt wurde, und danach feststellt, dass das zweite Ventil nicht geöffnet wurde, so kann das zweite Steuergerät durch Stoppen der Ausgabe des zweiten Impulssignals und Ausgeben des ersten Impulssignals an das Flüssigkraftstoffeinspritzventil in die Flüssigkraftstoffeinspritzung umschalten.
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[Vorteil der Erfindung]
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In den Aspekten gemäß der vorliegenden Erfindung wird beim Starten des Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs eine Aktivierung des Isolationsventils mit der sogenannten Kickpilotstruktur gestartet und eine Gaskraftstoffeinspritzung wird durch Aktivierungssteuerung des Gaskraftstoffeinspritzventils gestartet. Dadurch wird die Zeitdauer von der Zündungseinschaltoperation zu der Beendigung der Antriebsvorbereitung verringert, sodass ein Unbehagen des Benutzers verhindert werden kann.
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Darüber hinaus wird in den Aspekten gemäß der vorliegenden Erfindung die Kraftstoffeinspritzung nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils durch Aktivierungssteuerung des Flüssigkraftstoffeinspritzventils auf die Flüssigkraftstoffeinspritzung umgeschaltet, wenn festgestellt wird, dass das zweite Ventil des Isolationsventils nach einer Feststellung basierend auf dem Hochdruckleitungsdruck, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Gaskraftstofftank nachgefüllt wurde, nicht geöffnet wurde (das heißt, der Druckunterschied des Isolationsventils zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite ist signifikant hoch und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffzufuhr ist hoch). Dementsprechend kann eine Motorfehlzündung durch Zuführen von Kraftstoff (Flüssigkraftstoff) zu dem Motor auch dann vermieden werden, wenn das zweite Ventil des Isolationsventils nicht geöffnet ist.
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Im Ergebnis kann in den Aspekten gemäß der vorliegenden Erfindung im Falle der Verwendung des Isolationsventils mit der sogenannten Kickpilotstruktur eine Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffzufuhr vermieden werden, ohne dem Benutzer beim Starten des Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs ein Unbehagen zu bereiten.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozessablaufs einer durch eine Zweit-ECU 4 mit einer konstanten Periode bei einer Gaseinspritzbetriebsart wiederholt ausgeführten Gaskraftstoffstartsteuerung.
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3 zeigt ein Zeitdiagramm mit zeitlichen Änderungen des Gaskraftstoffverbrauchs, der Motorgeschwindigkeit und des Hochdruckleitungsdrucks Pf0 nach einer von einem Benutzer ausgeführten Zündungseinschaltoperation.
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4A zeigt ein Beispiel für einen internen Aufbau eines Isolationsventils mit einer Kickpilotstruktur.
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4B zeigt ein Beispiel für einen internen Aufbau des Isolationsventils mit der Kickpilotstruktur.
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4C zeigt ein Beispiel für einen internen Aufbau des Isolationsventils mit der Kickpilotstruktur.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Es folgt nun eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
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1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Kraftstoffeinspritzsystems A gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bei dem Kraftstoffeinspritzsystem A handelt es sich um ein Zweistoffsystem, das einen einzelnen Motor (in der Zeichnung nicht gezeigt) durch selektives Umschalten zwischen einem flüssigen Kraftstoff (wie beispielsweise Benzin) und einem gasförmigen Kraftstoff (wie beispielsweise komprimiertes Erdgas) versorgt. Es umfasst ein Flüssigkraftstoffversorgungssystem 1, ein Gaskraftstoffversorgungssystem 2, eine Erst-ECU (elektronische Steuereinheit, Electronic Control Unit) 3, eine Zweit-ECU 4 und einen Kraftstoffwechselschalter 5.
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Das Flüssigkraftstoffversorgungssystem 1 umfasst einen Benzintank 11 (Flüssigkraftstofftank), eine Benzinversorgungsleitung 12 und einen Benzininjektor 13 (Flüssigkraftstoffeinspritzventil). Der Benzintank 11 ist ein korrosionsbeständiger Behälter, in dem Benzin als Flüssigkraftstoff aufbewahrt ist und der eine eingebaute Pumpe und einen Regler (in der Zeichnung nicht dargestellt) und dergleichen aufweist, die das Benzin pumpen und der Benzinversorgungsleitung 12 zuführen.
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Die Benzinversorgungsleitung 12 stellt eine Leitung dar, die dem Benzininjektor 13 das Benzin aus dem Benzintank 11 zuführt. Der Benzininjektor 13 ist beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil (wie beispielsweise ein Solenoid-Ventil und dergleichen), das in ein Lufteinlassrohr so eingepasst ist, dass die Injektionsspitze in Richtung der Lufteinlassöffnung eines Motors ausgerichtet ist. Er spritzt eine vorbestimmte Benzinmenge gemäß einem von der Zweit-ECU 4 eingegebenen Benzinimpulssignal ein.
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Das Gaskraftstoffversorgungssystem 2 umfasst einen Gastank 21 (Gaskraftstofftank), eine Hochdruckgasversorgungsleitung 22, ein Isolationsventil 23, einen Regler 24, eine Niederdruckgasversorgungsleitung 25, einen Gasinjektor 26 (Gaskraftstoffinjektionsventil) und einen Drucksensor 27.
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Der Gastank 21 ist ein hochdruckbeständiger Behälter, der mit komprimiertem Erdgas (Compressed Natural Gas, CNG) als gasförmiger Kraftstoff gefüllt ist. Die Hochdruckgasversorgungsleitung 22 stellt ein hochdruckbeständiges Leitungssystem dar, das dem Regler 24 einen Hochdruckgaskraftstoff aus dem Gastank 21 zuführt. Das Isolationsventil 23 ist ein Isolationsventil mit einer Kickpilotstruktur, das in das Gaskraftstoffleitungssystem von dem Gastank 21 zu dem Regler 24, das heißt, die Hochdruckgasversorgungsleitung 22, eingefügt ist. Das Isolationsventil 23 dient zum Umschalten zwischen einem Versorgungsstart und einem Versorgungsende des gasförmigen Kraftstoffs aus dem Gastank 21 durch Ausführen einer Ventilöffnungsoperation und einer Ventilschließoperation gemäß einem von der Zweit-ECU 4 eingegebenen Isolationsventilansteuersignal.
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Das Isolationsventil 23 mit der Kickpilotstruktur umfasst ein Pilotventil (erstes Ventil) 103, das vorab bei einer Aktivierung geöffnet wird, und ein Hauptventil (zweites Ventil) 104, das durch einen Differenzdruckabfall zwischen der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite nach dem Öffnen des Pilotventils geöffnet wird (vergleiche 4A bis 4C).
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In dem Isolationsventil 23 mit der Kickpilotstruktur wird bei einer Nichtaktivierung ein Kolben 101 mittels einer Feder 102 unter Druck gesetzt und das mit dem Kolben 101 integrierte Pilotventil 103 wird mit einem in dem Hauptventil 104 bereitgestellten Pilotventilsitz 105 in Kontakt gebracht. Das heißt, das Pilotventil 103 und das Hauptventil 104 befinden sich bei einer Nichtaktivierung in einem geschlossenen Ventilzustand, eine Zirkulation des gasförmigen Kraftstoffs von einem Strömungskanal 106 auf einer stromaufwärtigen Seite (Seite des Gastanks 21) zu einem Strömungskanal 107 auf einer stromabwärtigen Seite (Seite des Reglers 24) ist abgeschaltet (vergleiche 4A).
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Wirkt dagegen eine durch Aktivierung des Isolationsventils 23 gegenüber einer Rückholkraft der Feder 102 stärkere Anziehungskraft auf den Kolben 101 ein, so bewegt sich das Pilotventil 103 durch die Bewegung des Kolbens 101 aufgrund der Anziehungskraft weg von dem Pilotventilsitz 105 (das heißt, es öffnet), und es beginnt eine Zirkulation des gasförmigen Kraftstoffs von dem stromaufwärtigen Strömungskanal 106 zu dem stromabwärtigen Strömungskanal 107 (vergleiche 4B). Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Hauptventil 104 noch immer im geschlossenen Ventilzustand (eine Bewegung des Kolbens 101 ist ebenfalls gestoppt), da der differenzielle Druck zwischen dem stromaufwärtigen Strömungskanal 106 und dem stromabwärtigen Strömungskanal 107 noch immer hoch ist.
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Verringert sich dann der differenzielle Druck zwischen dem stromaufwärtigen Strömungskanal 106 und dem stromabwärtigen Strömungskanal 107 nach dem Öffnen des Pilotventils 103, so beginnt sich der Kolben 101 zu einem Zeitpunkt wieder zu bewegen, an dem die durch die Aktivierung verursachte Anziehungskraft die Rückholkraft überschreitet, und das Hauptventil 104 wird durch die Bewegung des Kolbens 101 geöffnet, sodass eine Zirkulation des gasförmigen Kraftstoffs mit der höchsten Durchflussrate von dem stromaufwärtigen Strömungskanal 106 zu dem stromabwärtigen Strömungskanal 107 beginnt (vergleiche 4C).
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Bei dem Regler 24 handelt es sich um ein Druckminderungsventil, das auf der stromabwärtigen Seite des Isolationsventils 23 angeordnet ist. Wird das Isolationsventil 23 geöffnet, so verringert es den Druck des von dem Gastank 21 zugeführten Hochdruckgaskraftstoffs auf einen vorbestimmten Druck und liefert ihn zu der Niederdruckgasversorgungsleitung 25. Die Niederdruckgasversorgungsleitung 25 ist ein Niederdruckleitungssystem, das dem Gasinjektor 26 einen gasförmigen Kraftstoff mit niedrigem Druck von dem Regler 24 zuführt. Der Gasinjektor 26 ist beispielsweise ein elektromagnetisches Ventil, das in ein Lufteinlassrohr so eingepasst ist, dass die Injektionsspitze in Richtung der Lufteinlassöffnung des Motors ausgerichtet ist. Er spritzt eine vorbestimmte Menge des gasförmigen Kraftstoffs entsprechend einem von der Zweit-ECU 4 eingegebenen Gasimpulssignal ein.
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Der Drucksensor 27 erfasst den Druck der Hochdruckgasversorgungsleitung 22 auf der stromabwärtigen Seite des Isolationsventils 23 und der stromabwärtigen Seite des Reglers 24, das heißt von dem Isolationsventil 23 zu dem Regler 24, als einen Hochdruckleitungsdruck Pf0, und gibt ein dessen Erfassungsergebnis repräsentierendes Signal an die Zweit-ECU 4 aus.
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Die Erst-ECU 3 (erstes Steuergerät) berechnet die Benzineinspritzmenge basierend auf verschiedenen Sensorsignalen, die den Motorbetriebszustand repräsentieren und die von verschiedenen Sensoren (in der Zeichnung nicht dargestellt) eingegeben werden. Des Weiteren berechnet sie eine Aktivierungszeit (nachfolgend als die Benzininjektoraktivierungszeit bezeichnet) des Benzininjektors 13, die zum Erzielen seiner Benzineinspritzmenge erforderlich ist, und erzeugt ein Benzinimpulssignal (erstes Impulssignal zum Spezifizieren der Aktivierungszeit des Flüssigkraftstoffeinspritzventils) mit einer auf die Benzininjektoraktivierungszeit eingestellten Impulsbreite, und gibt sie an die Zweit-ECU 4 aus.
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Die Zweit-ECU 4 (zweites Steuergerät) führt eine Aktivierungssteuerung des Benzininjektors 13, des Gasinjektors 26 und des Isolationsventils 23 basierend auf einem Ausgangssignal des Drucksensors 27, dem von der Erst-ECU 3 ausgegebenen Benzinimpulssignal und dem von dem Kraftstoffwechselschalter 5 eingegebenen Kraftstoffwechselsignal aus. Die Zweit-ECU 4 wechselt in die Benzineinspritzbetriebsart, falls sie basierend auf dem von dem Kraftstoffwechselschalter 5 eingegebenen Kraftstoffwechselsignal feststellt, dass Benzin als der verwendete Kraftstoff ausgewählt ist. Andererseits wechselt sie in die Gaskraftstoffeinspritzbetriebsart, falls sie feststellt, dass gasförmiger Kraftstoff als der verwendete Kraftstoff gewählt ist.
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In der Benzineinspritzbetriebsart gibt die Zweit-ECU 4 das von der Erst-ECU 3 eingegebene Benzinimpulssignal direkt an den Benzininjektor 13 aus. Des Weiteren veranlasst die Zweit-ECU 4 in der Gaskraftstoffeinspritzbetriebsart ein Öffnen des Isolationsventils 23, um ein Zuführen des gasförmigen Kraftstoffs aus dem Gastank 21 zu dem Gasinjektor 26 zu starten. Die Zweit-ECU 4 berechnet auch die Aktivierungszeit des Gasinjektors 26 (nachfolgend als Gasinjektoraktivierungszeit bezeichnet) basierend auf dem von der Erst-ECU 3 eingegebenen Benzinimpulssignal, und erzeugt ein Gasimpulssignal, bei dem die Impulsbreite auf die Gasinjektoraktivierungszeit eingestellt ist (zweites Impulssignal, das die Aktivierungszeit des Gaskraftstoffeinspritzventils spezifiziert) und gibt es an den Gasinjektor 26 aus.
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Obgleich die Einzelheiten später beschrieben werden, weist die Zweit-ECU 4 als eine charakteristische Funktion in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Funktion des Startens der Aktivierung des Isolationsventils 23 und des Startens der Gaskraftstoffeinspritzung durch die Aktivierungssteuerung des Gasinjektors 26 beim Starten des Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs auf. Die Zweit-ECU 4 weist auch eine Funktion auf des Umschaltens auf Benzineinspritzung durch die Aktivierungssteuerung des Benzininjektors 13, wenn basierend auf dem anhand des Ausgangssignals des Drucksensors 27 erkannten Hochdruckleitungsdruck Pf0 nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils 23 festgestellt wird, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Gastank 21 nachgefüllt wurde, und wenn danach festgestellt wird, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 nicht geöffnet wurde.
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Der Kraftstoffwechselschalter 5 ist ein Schalter, der ein Umschalten des Kraftstoffs mittels einer manuellen Operation durch einen Benutzer ermöglicht. Er gibt ein den Zustand seines Schalters repräsentierendes Kraftstoffumschaltsignal an die Zweit-ECU 4 aus, das heißt, ob als der verwendete Kraftstoff Benzin oder Gas ausgewählt ist.
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Es folgt nun eine Beschreibung der Funktionsweise des in vorstehend beschriebener Weise aufgebauten Kraftstoffeinspritzsystems A, insbesondere der Funktionsweise beim Starten des Motors mittels des gasförmigen Kraftstoffs.
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Wird durch die Zündungseinschaltoperation eines Benutzers eine Versorgungsspannung aus einer Batterie zugeführt, so werden die Erst-ECU 3 und die Zweit-ECU 4 hochgefahren. Bei der Feststellung, dass gasförmiger Kraftstoff als der verwendete Kraftstoff ausgewählt ist, basierend auf dem von dem Kraftstoffwechselschalter 5 nach dem Hochfahren eingegebenen Kraftstoffumschaltsignal, wechselt die Zweit-ECU 4 in die Gaskraftstoffeinspritzbetriebsart.
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Zwischenzeitlich gibt die Erst-ECU 3 nach dem Hochfahren ein dem Motorbetriebszustand entsprechendes Benzinimpulssignal an die Zweit-ECU 4 aus, unabhängig von dem Zustand des Kraftstoffwechselschalters 5. Im Falle eines Vier-Takt-Motors ist es erforderlich, eine einzelne Kraftstoffeinspritzung während zweier Umdrehungen der Kurbelwelle durchzuführen. Daher wird alle zwei Umdrehungen der Kurbelwelle ein Benzinimpulssignal einmal von der Erst-ECU 3 zu der Zweit-ECU 4 ausgegeben.
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2 zeigt ein Flussdiagramm eines Prozessablaufs einer von der Zweit-ECU 4 bei der Gaskraftstoffeinspritzbetriebsart ausgeführten Gaskraftstoffstartsteuerung. 3 zeigt ein Zeitdiagramm mit zeitlichen Änderungen des Gaskraftstoffverbrauches, der Motorgeschwindigkeit und des Hochdruckleitungsdrucks Pf0 nach dem durch den Benutzer durchgeführten Zündungseinschaltvorgang.
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Wie in 2 gezeigt ist, bestimmt die Zweit-ECU 4 basierend auf der Motorgeschwindigkeit, ob der Motor gestartet wird, wenn die Gaskraftstoffstartsteuerung gestartet ist (Schritt S1). Hier wurde ein von einem Kurbelwellensensor ausgegebenes Kurbelwellenimpulssignal in die Zweit-ECU 4 eingegeben (vergleiche 1), und die Zweit-ECU 4 berechnet die Motorgeschwindigkeit basierend auf dem Kurbelwellenimpulssignal.
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Wenn die Motorgeschwindigkeit kleiner oder gleich einem vorbestimmten Wert ist (zum Beispiel kleiner oder gleich 400 U/min), so bestimmt die Zweit-ECU 4, dass es Zeit ist, den Motor zu Starten.
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Im Falle von „JA” in Schritt S1 (das heißt, wenn bestimmt ist, dass es Zeit zum Starten des Motors ist) startet die Zweit-ECU 4 die Aktivierung des Isolationsventils 23 und auch die Gaskraftstoffeinspritzung durch die Aktivierungssteuerung des Gasinjektors 26 (das heißt, sie erzeugt ein Gasimpulssignal immer dann, wenn das Benzinimpulssignal von der Erst-ECU 3 eingegeben wird, und gibt das Gasimpulssignal an den Gasinjektor 26 aus, um die Gaskraftstoffeinspritzung zu starten), und bestimmt, ob der Hochdruckleitungsdruck Pf0 im Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils 23 (vergleiche Zeit t1 in 3) geringer ist als ein Schwellwert (beispielsweise 4 MPa) (Schritt S2).
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Wie vorstehend beschrieben, steigt hierbei der Differenzdruck des Isolationsventils 23 zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite im Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils 23 signifikant an, wenn das Isolationsventil 23 zum Stoppen des Motors in einem Zustand mit geringem Gaskraftstoffpegel in dem Gastank 21 geschlossen und der Motor mittels des gasförmigen Kraftstoffs gestartet wird, nachdem der gasförmige Kraftstoff in dem Gastank 21 aufgefüllt wurde. Das heißt, im Aktivierungsstartzeitpunkt des Isolationsventils 23 ist der Druck des Isolationsventils 23 auf der stromaufwärtigen Seite gleich dem Druck in dem Gastank 21 nach dem Füllen des gasförmigen Kraftstoffs. Der Druck des Isolationsventils 23 auf der stromabwärtigen Seite (Hochdruckleitungsdruck Pf0) stimmt jedoch mit dem Druck im Gastank 21 im Zustand mit niedrigem Gaskraftstoffpegel beim letzten Stoppen des Motors überein.
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Wird eine Aktivierung des Isolationsventils 23 gestartet, so wird das Pilotventil vorab geöffnet. Unmittelbar nach dem Aktivieren des Isolationsventils 23 ist jedoch der Differenzdruck des Isolationsventils 23 zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite hoch, wie vorstehend beschrieben. Daher wird das Hauptventil nicht geöffnet. Falls die Gaskraftstoffeinspritzung in diesem Zustand vor dem Öffnen des Hauptventils gestartet wird (insbesondere, falls der Benutzer unmittelbar nach dem Start des Motors eine Vollgasoperation durchführt), verringert sich der Differenzdruck des Isolationsventils 23 zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite überhaupt nicht, und das Hauptventil verbleibt im geschlossenen Ventilzustand, und eine unzureichende Zufuhr des gasförmigen Kraftstoffs (Motorfehlzündung) kann auftreten.
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In Schritt S2 liegt der Grund für die Bestimmung, ob der Hochdruckleitungsdruck Pf0 zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 kleiner oder gleich der Schwelle ist, darin, zu bestätigen, ob es sein kann, dass gasförmiger Kraftstoff vor dem diesmaligen Starten des Motors in den Gastank 21 gefüllt wurde. Falls der Hochdruckleitungsdruck Pf0 kleiner oder gleich der Schwelle ist, kann es sein, dass gasförmiger Kraftstoff aufgrund eines Mangels des gasförmigen Kraftstoffs in den Gastank 21 gefüllt (nachgefüllt) wurde, während eines Zeitraums nach einem vorherigen Motorstopp bis zum diesmaligen Start des Motors. Falls es sein kann, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 gefüllt (nachgefüllt) wurde, kann eine Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffversorgung auftreten, da das Hauptventil nicht in der vorstehend beschriebenen Weise geöffnet ist. Dementsprechend ist es erforderlich, einen Vorgang zum Verhindern einer Motorfehlzündung (Umschalten auf Benzineinspritzung) durchzuführen, wie nachfolgend beschrieben wird.
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Durch bloßes Ausführen des Vorgangs in Schritt S2 wird jedoch lediglich festgestellt, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 gefüllt worden sein könnte, und es kann nicht mit Sicherheit gefolgert werden, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 gefüllt wurde. Der Grund dafür liegt darin, dass die Hochdruckleitungsdrücke Pf0 zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 gleich sind, wenn der Motor mittels des gasförmigen Kraftstoffs nach Auffüllen des gasförmigen Kraftstoffs in den Gastank 21 gestartet wird und wenn der Motor unter Verwendung gasförmigen Kraftstoffs ohne Auffüllen des gasförmigem Kraftstoffs in den Gastank 21 gestartet wird.
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Daher überwacht die Zweit-ECU 4 bei einem „JA” in Schritt S2, das heißt, wenn der Hochdruckleitungsdruck Pf0 zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 kleiner oder gleich der Schwelle ist (wenn die Möglichkeit besteht, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 gefüllt wurde), ob der Hochdruckleitungsdruck Pf0 um einen vorbestimmten Wert oder mehr ausgehend von einem Wert zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 nach einem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils 23 angestiegen ist (Schritt S3).
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Wird der Motor unter Verwendung gasförmigen Kraftstoffs nach dem Auffüllen des gasförmigen Kraftstoffs in dem Gastank 21 gestartet, dann ist das Pilotventil nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils 23 geöffnet. Daher sollte der Hochdruckleitungsdruck Pf0 ausgehend von dem Wert zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 angestiegen sein (vergleiche Zeitpunkt t1 in 3). Das heißt, wenn sich der Hochdruckleitungsdruck Pf0 nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils 23 um einen vorbestimmten Wert oder mehr gegenüber dem Wert zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 erhöht hat, bestimmt die Zweit-ECU 4 zuerst, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 nachgefüllt wurde.
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Nachfolgend, bei einem „JA” in Schritt S3, das heißt, wenn festgestellt wird, dass sich der Hochdruckleitungsdruck Pf0 gegenüber dem Wert zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 um den vorbestimmten Wert oder mehr erhöht hat, und somit bestimmt wird, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 nachgefüllt wurde (vergleiche Zeitpunkt t2 in 3), überwacht die Zweit-ECU 4, ob sich der Hochdruckleitungsdruck Pf0 mit einer bestimmten Neigung (Rate) oder mehr verringert hat (Schritt S4).
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Wie vorstehend beschrieben, sollte sich der Hochdruckleitungsdruck Pf0 dann, wenn der gasförmige Kraftstoff in dem Gastank 21 nachgefüllt wurde, von dem Wert zur Aktivierungsstartzeit des Isolationsventils 23 nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils 23 erhöht haben. Wird jedoch danach eine hohe Menge des gasförmigen Kraftstoffs von dem Gasinjektor 26 eingespritzt, beispielsweise durch Ausführen der Vollgasoperation durch den Benutzer unmittelbar nach dem Starten des Motors, bevor das Hauptventil geöffnet ist, so sinkt der Hochdruckleitungsdruck Pf0 mit einer großen Neigung. Dementsprechend kann es vorkommen, dass der Differenzdruck des Isolationsventils 23 zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite nicht ansteigt und das Hauptventil nicht geöffnet wird (vergleiche nach dem Zeitpunkt t2 in 3).
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Das heißt, nach einer Feststellung, dass gasförmiger Kraftstoff in den Gastank 21 nachgefüllt wurde, bestimmt die Zweit-ECU 4 dann, wenn der Hochdruckleitungsdruck Pf0 um die bestimmte Neigung (Rate) oder mehr gesunken ist, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 nicht geöffnet ist. Wird die Gaskraftstoffeinspritzung in dem Zustand mit nicht geöffnetem Hauptventil des Isolationsventils 23 fortgeführt, so steigt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffversorgung auf ein Maximum.
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Daher bestimmt die Zweit-ECU 4 bei einem „JA” in Schritt S4, das heißt, wenn der Hochdruckleitungsdruck Pf0 mit der bestimmten Neigung (Rate) oder mehr abgesunken ist, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 nicht geöffnet ist (vergleiche Zeitpunkt t3 in 3) und schaltet mittels der Aktivierungssteuerung des Benzininjektors 13 auf Benzineinspritzung um (Schritt S5).
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Das heißt, die Zweit-ECU 4 stoppt eine Ausgabe des Gasimpulssignals an den Gasinjektor 26 und gibt das von der Erst-ECU 3 eingegebene Benzinimpulssignal direkt an den Benzininjektor 13 aus, wodurch von Gaskraftstoffeinspritzung auf Benzineinspritzung umgeschaltet wird. Dadurch kann eine Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffversorgung vermieden werden.
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Danach überwacht die Zweit-ECU 4 nach dem Umschalten auf die Benzineinspritzung durch die Aktivierungssteuerung des Benzininjektors 13 gemäß vorstehender Beschreibung, ob der Hochdruckleitungsdruck Pf0 ausgehend von dem Wert beim Umschalten auf die Benzineinspritzung angestiegen ist und sich stabilisiert hat (ob der Anstieg gestoppt wurde oder der Hochdruckleitungsdruck Pf0 einen konstanten Wert beibehält) (Schritt S6).
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Auch beim Umschalten von der Gaskraftstoffeinspritzung auf die Benzineinspritzung sollte sich der Hochdruckleitungsdruck Pf0 aufgrund der nicht gestoppten Aktivierung des Isolationsventils 23 allmählich ausgehend von dem Wert beim Umschalten auf die Benzineinspritzung erhöhen und schließlich stabilisieren (an den Druck des Isolationsventils 23 auf der stromaufwärtigen Seite angleichen) (vergleiche nach dem Zeitpunkt t3 in 3). Auf diese Weise kann in dem Zustand mit stabilisiertem Hochdruckleitungsdruck Pf0 bestimmt werden, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 geöffnet ist. Somit braucht der Motorbetrieb mittels Benzineinspritzung im Zustand mit geöffnetem Hauptventil des Isolationsventils 23 nicht fortgeführt zu werden.
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Daher bestimmt die Zweit-ECU 4 bei einem „NEIN” in Schritt S6, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 noch immer nicht geöffnet ist, und fährt mit dem Vorgang in Schritt S6 fort, um den Hochdruckleitungsdruck Pf0 wiederholt zu überwachen. Bei einem „JA” in Schritt S6 bestimmt die Zweit-ECU 4 dagegen, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 geöffnet ist (vergleiche Zeitpunkt t4 in 3) und schaltet mittels der Aktivierungssteuerung des Gasinjektors 26 wieder auf die Gaskraftstoffeinspritzung um (Schritt S7).
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Bei einem „NEIN” in Schritt S1 (wenn der Zeitpunkt zum Starten des Motors nicht gekommen ist), bei einem „NEIN” in Schritt S2 (wenn keine Wahrscheinlichkeit besteht, dass gasförmiger Kraftstoff vor dem Starten des Motors in den Gastank 21 eingefüllt wurde), bei einem „NEIN” in Schritt S3 (wenn gefolgert werden kann, dass kein gasförmiger Kraftstoff vor dem Starten des Motors in den Gastank 21 gefüllt wurde), oder bei einem „NEIN” in Schritt S4 (wenn bestimmt werden kann, dass das Hauptventil normalerweise nach dem Starten der Aktivierung des Isolationsventils 23 geöffnet ist), braucht ein Umschalten auf die Benzineinspritzung nicht durchgeführt zu werden.
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Daher führt die Zweit-ECU 4 die Gaskraftstoffeinspritzung (das heißt, den Motorbetrieb unter Verwendung gasförmigen Kraftstoffs) bei einem „NEIN” in den Schritten S1, S2, S3 oder S4 durch die Aktivierungssteuerung des Gasinjektors 26 fort (Schritt S8).
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Wie vorstehend beschrieben, beginnt die Aktivierung des Isolationsventils 23 mit der Kickpilotstruktur gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beim Starten des Motors mittels gasförmigem Kraftstoff und die Gaskraftstoffeinspritzung wird durch die Aktivierungssteuerung des Gasinjektors 26 gestartet. Daher wird die Zeitdauer von der Zündungseinschaltoperation durch den Benutzer bis zum Beenden der Antriebsvorbereitung verringert, wodurch ein Unbehagen des Benutzers verhindert werden kann.
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Darüber hinaus wird in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nach dem Beginn der Aktivierung des Isolationsventils 23, wenn nach einer Feststellung, dass der gasförmige Kraftstoff in dem Gastank 21 nachgefüllt wurde, bestimmt wird, dass das Hauptventil des Isolationsventils 23 nicht geöffnet wurde, basierend auf dem Hochdruckleitungsdruck Pf0 (das heißt der Differenzdruck des Isolationsventils 23 zwischen der stromaufwärtigen Seite und der stromabwärtigen Seite ist signifikant hoch und die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffversorgung ist hoch), die Kraftstoffeinspritzung durch die Aktivierungssteuerung des Benzininjektors 13 auf Benzineinspritzung umgeschaltet. Dementsprechend kann eine Motorfehlzündung durch Versorgung des Motors mit Benzin vermieden werden, selbst wenn das Hauptventil des Isolationsventils 23 nicht geöffnet ist.
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Dadurch kann gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Falle der Verwendung des Isolationsventils 23 mit der sogenannten Kickpilotstruktur eine Motorfehlzündung aufgrund unzureichender Kraftstoffversorgung vermieden werden, ohne dem Benutzer beim Starten des Motors mittels gasförmigem Kraftstoff ein Unbehagen zu bereiten.
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Die vorliegende Erfindung ist in keiner Weise auf das vorstehend erwähnte Ausführungsbeispiel beschränkt und Änderungen des Ausführungsbeispiels sind selbstverständlich in einem Umfang möglich, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht. Es ist beispielsweise möglich, die vorliegende Erfindung auch bei einem Zweistoppsystem einzusetzen, bei dem ein einzelner Motor durch selektives Umschalten zwischen einem von CNG abweichenden gasförmigen Kraftstoff und einem von Benzin abweichenden flüssigen Kraftstoff mit Kraftstoff versorgt wird. Darüber hinaus kann auch ein Aufbau eingesetzt werden, bei dem die Funktionen der beiden ECUs, wie beispielsweise der Erst-ECU 3 und der Zweit-ECU 4 in einer ECU integriert sind.
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Bezugszeichenliste
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- A
- Kraftstoffeinspritzsystem
- 1
- Flüssigkraftstoffversorgungssystem
- 2
- Gaskraftstoffversorgungssystem
- 3
- Erst-ECU (erstes Steuergerät)
- 4
- Zweit-ECU (zweites Steuergerät)
- 5
- Kraftstoffwechselschalter
- 13
- Benzininjektor (Flüssigkraftstoffeinspritzventil)
- 23
- Isolationsventil
- 26
- Gasinjektor (Gaskraftstoffeinspritzventil)
- 27
- Drucksensor