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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und betrifft insbesondere eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche eine Kraftstoffdirekteinspritzung in einen Zylinder der Brennkraftmaschine und eine Kraftstoffeinspritzung in einen Ansaugeinlass hiervon durchführen kann.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Bei einer Brennkraftmaschine zum Betreiben eines Fahrzeugs, so dass dieses fährt, und welche in der Lage ist, eine Kraftstoffeinspritzung in einen Ansaugeinlass durchzuführen (nachfolgend als „Einlasseinspritzung” bezeichnet) und eine direkte Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder durchzuführen (nachfolgend als „Zylindereinspritzung” bezeichnet) gibt es eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung, welche einen Hochdruckkraftstoffpumpe verwendet, um Kraftstoff von einer Förderpumpe auf einen hohen Druck zu bringen. Als Hochdruckkraftstoffpumpe wird häufig eine mechanische Pumpe verwendet, bei der ein Kolben hin- und herbewegt wird.
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Bei der Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß obiger Beschreibung ist es bekannt, Pulsationsdämpfer, welche Pulsationen dämpfen, jeweils nahe am Einlass der Hochdruckkraftstoffpumpe und einer Niederdruckförderleitung eines Motors anzuordnen, der die Zylindereinspritzung und die Einlasseinspritzung in Kombination verwendet (s. beispielsweise japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2008-180169 (
JP 2008-160169 A )). Es ist auch bekannt, dass die Länge einer Niederdruckkraftstoffleitung von der Hochdruckkraftstoffpumpe zu der Niederdruckförderleitung so gewählt wird, dass die Pulsationsresonanzfrequenz außerhalb des normalen Motordrehzahlbereichs fällt und dass ein Abschaltventil oder eine Öffnung an der Niederdruckkraftstoffleitung als ein Mittel zum Unterdrücken von Pulsationen vorgesehen ist (s. beispielsweise japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2007-16795 (
JP 2007-16795 A )).
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß obiger Beschreibung kann Pulsationen im Druck von Kraftstoff (nachfolgend auch als „Kraftstoffdruck” bezeichnet) unterdrücken, welche durch einen Betrieb eines Niederdruckkraftstoffeinspritzventils verursacht werden und kann auch Pulsationen verringern, welche sich von der Hochdruckkraftstoffpumpe in Richtung Niederdruckförderleitung fortpflanzen. In jüngster Zeit hat es einen erhöhten Bedarf nach einer weiteren Verringerung von Pulsationen aufgrund einer Verringerung der Leerlaufdrehzahl gegeben.
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In einem Fall, bei dem ein Motor eine Mehrzahl von Reihen (Zylinderreihen) enthält, beispielsweise bei einem Motor vom V-Typ, kann eine Pulsationsresonanz in der Niederdruckförderleitung der Reihe auftreten. Es ist schwierig, die Pulsationsresonanzfrequenz durch Ändern der Länge einer Kraftstoffleitung von der Hochdruckkraftstoffpumpe zu einem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus zu steuern. Somit kann die Kraftstoffzufuhrvorrichtung die Forderung nach einer weiteren Verringerung der Pulsation bei einer Verringerung der Leerlaufdrehzahl nicht erfüllen.
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Weiterhin wird in einem Fall, bei dem ein sog. Kraftstoffunterbrechungsprozess zum Zeitpunkt der Verringerung der Motordrehzahl durchgeführt wird, beispielsweise zum Zeitpunkt einer Bergabfahrt, die Frequenz einer Kraftstoffdruckpulsation in einer niederdruckseitigen Kraftstoffleitung, welche durch den Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht wird, sehr hoch. Es besteht die Möglichkeit, dass die obige Pulsation zu stark werden kann, um ausreichend vom Pulsationsdämpfer absorbiert zu werden. In diesem Fall kann die Kraftstoffeinspritzmenge, die zum Zeitpunkt der Wiederaufnahme der Kraftstoffeinspritzung nach dem Kraftstoffunterbrechungszustand notwendig ist (nachfolgend auch als „Rückkehrzeit” bezeichnet) nicht sichergestellt werden, so dass es die Möglichkeit gibt, dass die Fahrbarkeit des Fahrzeugs verschlechtert wird.
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Die vorliegende Erfindung schafft daher eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, welche wirksam eine Kraftstoffpulsation in einer niederdruckseitigen Kraftstoffleitung zum Zeitpunkt des Leerlaufs oder bei der Rückkehrzeit aus einem Kraftstoffunterbrechungszustand unterdrücken kann.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine einen Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus, einen Hochdruckkraftstoffeinspritzmechanismus, eine Niederdruckkraftstoffpumpe, eine Hochdruckkraftstoffpumpe, ein erstes Pulsationsdämpfelement und eine Drossel. Die Niederdruckkraftstoffpumpe fördert Kraftstoff zu einer Brennkraftmaschine. Die Hochdruckkraftstoffpumpe setzt den von der Niederdruckkraftstoffpumpe geförderten Kraftstoff unter Druck und fördert den unter Druck gesetzten Kraftstoff zu dem Hochdruckkraftstoffeinspritzmechanismus. Die Hochdruckkraftstoffpumpe wird mechanisch von der Brennkraftmaschine angetrieben. Das erste Pulsationsdämpfelement vermag zumindest eine Kraftstoffpulsation zu verringern, die durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht wird. Das erste Pulsationsdämpfelement ist in einem Durchlass angeordnet, welcher in einer Kraftstoffleitung zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe und dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe liegt. Die Drossel verringert teilweise eine Querschnittsfläche eines Durchlasses in der Kraftstoffleitung, der relativ zu dem ersten Pulsationsdämpfelement auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus liegt. Die Drossel ist in dem Durchlass angeordnet, der in der Kraftstoffleitung relativ zu dem ersten Pulsationsdämpfelement auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus liegt.
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Mit dieser Ausgestaltung dämpft das Pulsationsdämpfelement wirksam zumindest eine Kraftstoffdruckpulsation, welche durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht wird, in dem Durchlass auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe der Kraftstoffleitung an einer anfänglichen Stufe, zu der sich der Kraftstoffdruck erheblich ändert. Weiterhin verringert die Drossel die Kraftstoffdruckpulsation, welche das Pulsationsdämpfelement durchlaufen hat. Daher wird eine Kraftstoffdruckpulsation, die sich von der Hochdruckkraftstoffpumpe zu dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus fortpflanzt, über einen großen Pulsationsfrequenzbereich hinweg aufgrund der Zusammenwirkung des Pulsationsdämpfelements mit der Drossel wirksam verringert. Damit ist es möglich, eine Kraftstoffdruckpulsation in einem niederdruckseitigen Kraftstoffdurchlass auch zum Zeitpunkt des Leerlaufs oder der Rückkehrzeit aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand wirksam zu unterdrücken. Da die Länge eines Niederdruckkraftstoffdurchlasses keinen Einschränkungen unterliegt, ist es auch bei einer Brennkraftmaschine vom V-Typ möglich, die Kraftstoffdruckpulsation in dem niederdruckseitigen Kraftstoffdurchlass wirksam zu verringern.
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Weiterhin kann gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Kraftstoffleitung, welche zwischen dem ersten Pulsationsdämpfelement und der Drossel liegt, in den Durchlass abzweigen, der auf der Hochdruckkraftstoffpumpenseite liegt und in einen Durchlass, der sich von der Niederdruckkraftstoffpumpe zu dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus erstreckt.
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Mit dieser Konfiguration kann eine Kraftstoffzufuhrmenge von der Niederdruckkraftstoffpumpe zu dem Durchlass, der auf der Hochdruckkraftstoffpumpenseite liegt, sichergestellt werden und weiterhin kann die Fortpflanzung einer Kraftstoffdruckpulsation von dem Durchlass, der an der Hochdruckkraftstoffpumpenseite liegt, wirksam unterdrückt werden.
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Weiterhin kann gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Drossel an einer Position der Kraftstoffleitung angeordnet sein, welche einem Druckknoten entspricht, wenn die Kraftstoffdruckpulsation in der Kraftstoffleitung hoch wird.
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Bei dieser Ausgestaltung ist die Drossel nahe des Druckknotens angeordnet, wenn die Kraftstoffdruckpulsation in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass stark wird, d. h., eines Strömungsgeschwindigkeitsgegenknotens in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass und somit wird ein ausreichender Verringerungseffekt der Kraftstoffdruckpulsation durch die Drossel geliefert.
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Weiterhin kann gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Drossel an einer Position der Kraftstoffleitung angeordnet werden, welche der Nähe zur Mitte einer Durchlasslänge der Kraftstoffleitung von der Hochdruckkraftstoffpumpe zu dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus entspricht.
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Bei dieser Ausgestaltung ist die Drossel nahe des Druckknotens angeordnet, d. h. nahe des Strömungsgeschwindigkeitsgegenknotens und somit wird ein ausreichender Verringerungseffekt der Kraftstoffdruckpulsation geschaffen.
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Weiterhin kann gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Pulsationsdämpfelement die Kraftstoffdruckpulsation, die durch den Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht wird, innerhalb eines ersten Pulsationsfrequenzbereiches verringern und die Drossel kann die Kraftstoffdruckpulsation, welche durch das erste Pulsationsdämpfelement hindurchgelaufen ist, innerhalb eines zweiten Pulsationsfrequenzbereichs verringern. Der zweite Pulsationsfrequenzbereich ist zumindest ein Pulsationsfrequenzbereich, der eine höhere Mittenfrequenz als der erste Pulsationsfrequenzbereich hat und schmäler ist.
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Mit dieser Ausgestaltung ist beispielsweise zum Zeitpunkt des Leerlaufs mit geringer Leerlaufdrehzahl eine Kraftstoffdruckpulsation, die durch den Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht wird, durch das Pulsationsdämpfelement wirksam gedämpft. Selbst wenn daher der Pulsationsdämpfeffekt des Pulsationsdämpfelements unzureichend ist, wird eine Kraftstoffdruckpulsation mit hoher Pulsationsfrequenz durch die Drossel bei der Rückkehrzeit von dem Kraftstoffunterbrechungszustand bei hoher Motordrehzahl wirksam unterdrückt.
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Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus eine Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen enthalten, welche parallel angeordnet sind und in der Kraftstoffleitung kann ein Durchlass, der relativ zu einer Position, wo die Drossel angeordnet ist, auf der Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismusseite liegt, in eine Mehrzahl von Durchlässen verzweigen, welche der Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen entsprechen. Und ein zweites Pulsationsdämpfelement kann an einem Verbindungsdurchlass zwischen der Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen angeordnet sein, der die Mehrzahl von Durchlässen enthält. Das zweite Pulsationsdämpfelement ist der Mehrzahl von niederdruckseitigen Verteilungsleitungen gemeinsam. Das zweite Pulsationsdämpfelement verringert eine Kraftstoffdruckpulsation in der Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen, welche durch den Betrieb des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus verursacht wird.
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Selbst wenn bei dieser Konfiguration der Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus die Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen enthält, welche parallel angeordnet sind, ist es nach wie vor möglich, wirksam und mit geringem Aufwand Kraftstoffdruckpulsationen in der Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen durch das Pulsationsdämpfelement zu dämpfen, das der Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen gemeinsam ist. Dieses gemeinsame Pulsationsdämpfelement kann auch verwendet werden, Pulsationen zu verringern, die durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht werden.
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Weiterhin kann gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung das zweite Pulsationsdämpfelement an einer Position angeordnet werden, wo der Durchlass, der relativ zu der Position, wo die Drossel angeordnet ist, an der Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismusseite liegt, in die Mehrzahl von Durchlässen verzweigt.
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Mit dieser Konfiguration ist es möglich, durch das zweite Pulsationsdämpfelement eine Kraftstoffdruckpulsation in der Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen wirksam zu dämpfen.
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Weiterhin können gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung das erste Pulsationsdämpfelement und das zweite Pulsationsdämpfelement Pulsationsdämpfer sein.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Kraftstoffdruckpulsation in dem niederdruckseitigen Kraftstoffdurchlass, welche durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe verursacht wird, durch das Pulsationsdämpfelement nahe der Hochdruckkraftstoffpumpe gedämpft und weiterhin wird die Kraftstoffdruckpulsation, welche das Pulsationsdämpfelement durchlaufen hat, von der Drossel verringert. Somit kann eine Kraftstoffdruckpulsation, die sich von der Hochdruckkraftstoffpumpe zum Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus fortpflanzt, über einen weiten Pulsationsfrequenzbereich durch das Pulsationsdämpfelement und die Drossel wirksam verringert werden. Im Ergebnis kann eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, welche wirksam eine Kraftstoffdruckpulsation in dem niederdruckseitigen Kraftstoffdurchlass zum Zeitpunkt des Leerlaufs oder bei der Rückkehrzeit aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand wirksam unterdrückt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Einzelheiten, Vorteile und technische sowie industrielle Merkmale beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in der:
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1 ein schematisches Aufbaudiagramm einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine Grafik ist, die einen Vergleich zwischen dem Betrieb der Konfiguration der Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und den Arbeitsweisen von Vergleichsbeispielen 1, 2 und 3 zeigt, wobei die vertikale Achse die halbe Amplitude der Kraftstoffdruckpulsation in einem niederdruckseitigen Kraftstoffdurchlass zeigt und die horizontale Achse die Motordrehzahl pro Minute darstellt; und
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3 ein schematisches Aufbaudiagramm einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
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1 zeigt eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Ein Motor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform von 1 ist als Sechszylindermotor vom V-Typ (mehrzylindrige Brennkraftmaschine) ausgelegt, der in ein Kraftfahrzeug (ein Fahrzeug) eingebaut ist. Der Motor 1 enthält eine erste Reihe 1a und eine zweite Reihe 1b, von denen jede drei Zylinder 1c enthält. In jedem der Zylinder 1c ist ein Kolben aufgenommen, eine Verbrennungskammer definiert und ein Einlassventil und ein Auslassventil angeordnet, um mit einem bestimmten Zeitverhalten geöffnet und geschlossen zu werden. Der Kolben, die Brennkammer, das Einlassventil und das Auslassventil sind in 1 nicht gezeigt. In dem Motor 1 ist eine Zündvorrichtung vorhanden, welche beispielsweise eine Zündkerze, die in das Innere der Brennkammer ragt und eine Zündspule enthält, die zum Zünden der Zündkerze verwendet wird. Weiterhin ist eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in den Motor 1 eingebaut.
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Die in den Motor 1 eingebaute Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 enthält einen ersten Kraftstoffzufuhrmechanismus 20, einen zweiten Kraftstoffzufuhrmechanismus 30 und einen Kraftstoffdruckänderungsmechanismus 40. Der erste Kraftstoffzufuhrmechanismus 20 ist ein Kraftstoffzufuhrmechanismus, der Kraftstoff (beispielsweise Benzin) für einen Verbrauch durch den Motor 1 mit einem ersten Druckwert liefert, der eine Einlasseinspritzung erlaubt. Der zweite Kraftstoffzufuhrmechanismus 30 ist ein Kraftstoffzufuhrmechanismus, der den Kraftstoff, der mit dem ersten Druckwert gefördert wird, auf einen hohen Druck mit einem zweiten Druckwert unter Druck setzt, der eine Zylindereinspritzung erlaubt und dann den unter Druck gesetzten Kraftstoff fördert. Der Kraftstoffdruckänderungsmechanismus 40 ändert und steuert den Druck des Kraftstoffs, der von dem ersten Kraftstoffzufuhrmechanismus 20 gefördert wird, gemäß den Betriebsbedingungen des Motors 1.
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Der erste Kraftstoffzufuhrmechanismus 20 ist gebildet durch einen Kraftstofftank 21, eine elektrische Förderpumpe 22 (eine Niederdruckkraftstoffpumpe), ein Sicherheitsventil 23, eine Pumpenantriebsschaltung 24, eine erste Kraftstoffleitung 25, niederdruckseitige Förderleitungen 26A und 26B, erste Einspritzer 27A und 27B (eine Mehrzahl von Niederdruckkraftstoffeinspritzerventilen, die als Einlasseinspritzventile dienen) und einen Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 (niederdruckseitiger Kraftstoffdrucksensor).
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Der Kraftstofftank 21 ist ein Tank mit einer Aufnahmekapazität, welche die Aufnahme einer bestimmten Menge an Kraftstoff erlaubt, der von dem Motor 1 zu verbrauchen ist und der in der Lage ist, Kraftstoff zu liefern. Der Kraftstofftank 21 wird von der Karosserie des Kraftfahrzeugs gelagert.
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Die Förderpumpe 22 ist eine Niederdruckkraftstoffpumpe mit variabler Abgabekapazität (Abgabedruck und Abgabemenge), welche Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 21 zieht und den Kraftstoff mit einem ersten Druckwert abgibt. Die Förderpumpe 22 wird beispielsweise durch eine Umlaufförderpumpe gebildet. Die Förderpumpe 22 enthält ein Pumpenflügelrad und einen eingebauten Motor, der den Pumpenbetriebsabschnitt antreibt. Die Förderpumpe 22 wird gebildet durch Aufnahme eines Ansaugfilters 22f, also eines Kraftstofffilters, der Fremdkörper aus dem Kraftstoff entfernt, der an der Auslassseite der Förderpumpe 22 abgegeben wird und eines Abgaberückschlagventils 22v. Der Ansaugfilter 22f ist ein Filter, der die Ansaugung von Fremdkörpern an der Einlassseite der Förderpumpe 22 verhindert. Das Rückschlagventil 22f ist ein Ventil, das von der Förderpumpe 22 abgegebenen Kraftstoff daran hindert, zurückzufließen. Das Flügelrad, der eingebaute Motor und der Kraftstofffilter sind in 1 nicht gezeigt.
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Wenn der Druck des Kraftstoffs, der von der Förderpumpe 22 in die erste Kraftstoffleitung 25 abgegeben wird, einen eingestellten Sicherheitsdruck erreicht, der vorab festgelegt worden ist, öffnet das Sicherheitsventil 23. Das Sicherheitsventil 23 wird geöffnet, so dass der Druck des Kraftstoffs, der in die erste Kraftstoffleitung 25 geliefert wird, auf den Sicherheitsdruck oder darunter eingestellt ist.
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Die Pumpenantriebsschaltung 24 ist eine Schaltung, welche die Förderpumpe 22 betreibt. Die Pumpenantriebsschaltung 24 kann die Abgabekapazität der Förderpumpe 22 gemäß einem Kraftstoffdrucksteuersignal von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 45 ändern (wird später beschrieben). Die Pumpenantriebsschaltung 24 ist eine allgemein bekannte Schaltung.
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Die erste Kraftstoffleitung 25 ist eine Niederdruckkraftstoffleitung, die an ihrem stromabwärtigen Ende in eine Mehrzahl von Zweigleitungsabschnitten 25g und 25r verzweigt. Die erste Kraftstoffleitung 25 ist dafür ausgelegt, Kraftstoff, der von der Förderpumpe 22 abgegeben wird und auf den eingestellten Sicherheitsdruck oder darunter eingeregelt ist, den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B zuzuführen, die parallel angeordnet sind.
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Jede der niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B speichert und sammelt in sich Kraftstoff, der auf einen Kraftstoffdruck für die Einlasseinspritzung gebracht ist. Die niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B sind eine Mehrzahl von niederdruckseitigen Kraftstoffverteilungsleitungen, die parallel angeordnet sind. Erste Einspritzer 27A für drei Einlasseinspritzungen auf Seiten der ersten Reihe 1a sind mit der niederdruckseitigen Förderleitung 26A verbunden. Erste Einspritzer 27B für drei Einlasseinspritzungen auf Seiten der zweiten Reihe 1b sind mit der niederdruckseitigen Förderleitung 26B verbunden. Ein Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 wird durch die niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B und die ersten Einspritzer 27A und 27B gebildet.
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Die niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B sind entsprechend mit den Zweigleitungsabschnitten 25p und 25r der ersten Kraftstoffleitung 25 verbunden, um miteinander in Verbindung zu stehen.
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Kraftstoff, der von der Förderpumpe
22 unter Druck gesetzt worden ist, wird über die erste Kraftstoffleitung
25 in die niederdruckseitigen Förderleitungen
26A und
26B eingebracht. Die niederdruckseitigen Förderleitungen
26A und
26B sind metallische Förderleitungen, welche hierin eingebrachten Kraftstoff aufnehmen und sammeln. Die niederdruckseitigen Förderleitungen
26A und
26B sind in der Lage, eine sogenannte Wanddämpfungsfunktion zu liefern, bei der Kraftstoffdruckpulsationen absorbiert werden, indem abhängig von dem Kraftstoffdruck Verbiegungen auftreten (s. beispielsweise japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2012-002171 (
JP 2012-002171 A ). Das heißt, die niederdruckseitigen Förderleitungen
26A und
26B haben eine Volumenänderungsrate (mL/MPa), die ausreichend höher ist als diejenige der ersten Kraftstoffleitung
25, so dass eine Dämpfungsfunktion zum Dämpfen einer Pulsation geschaffen wird. Die niederdruckseitigen Förderleitungen
26A und
26B sind in
1 nicht näher dargestellt.
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Jeder der ersten Einspritzer 27A und 27B für die Einlasseinspritzung wird gemäß einem Einspritzbefehlssignal von der ECU 45 angetrieben und geöffnet. Bei Erregung der ersten Einspritzer 27A und 27B für die Einlasseinspritzung, um diese anzutreiben und zu öffnen, spritzen die ersten Einspritzer 27A und 27B Kraftstoff von Einspritzöffnungsabschnitten aus, welche in das Innere entsprechender Einlassdurchlässe 2a und 2b des Motors 1 weisen. Wenn irgendeiner der ersten Einspritzer 27A und 27B arbeitet, um zu öffnen, wird unter Druck stehender Kraftstoff aus dem Inneren der niederdruckseitigen Förderleitung 26A oder 26B von dem Einspritzöffnungsabschnitt des ersten Einspritzers 27A oder 27B entsprechend in den Einlassdurchlass 2a oder 2b eingespritzt. Eine Treiberschaltung für den Einspritzer ist in 1 nicht gezeigt.
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Der Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 erkennt den Druck des Kraftstoffes innerhalb der niederdruckseitigen Förderleitung 26A oder 26B, um den Druck von Kraftstoff zu erkennen, der von der Förderpumpe 22 den ersten Einspritzern 27A und 27B für die Einlasseinspritzung zugeführt wird. Der Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 erkennt den Druck von Kraftstoff an der am weitesten stromabwärtigen Seite eines Kraftstoffzufuhrpfades. Der Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 ist ein allgemein bekannter Sensor.
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Der zweite Kraftstoffzufuhrmechanismus 30 ist gebildet durch eine Hochdruckkraftstoffpumpe 31 (eine Pumpe zum unter Druck Setzen von Kraftstoff), ein Ansaugsteuerventil 32, ein Abgaberückschlagventil 33, eine zweite Kraftstoffleitung 34, eine dritte Kraftstoffleitung 35, hochdruckseitige Förderleitungen 36A und 36B und zweite Einspritzer 37A und 37B (Hochdruckkraftstoffeinspritzventile, die als Zylindereinspritzventile dienen).
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 ist eine Kraftstoffdruckpumpe vom allgemein bekannten Kolbentyp, die von der Förderpumpe 22 unter Druck gesetzten Kraftstoff ansaugt, den Kraftstoff auf hohen Druck bringt und den unter Druck stehenden Kraftstoff abgibt. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 enthält eine Druckkammer 31a, in welchen Kraftstoff, der von der Förderpumpe 22 unter Druck gesetzt wurde und durch das Sicherheitsventil 23 auf einen festgesetzten Druck eingestellt worden ist, über einen Zweigleitungsabschnitt 25a der ersten Kraftstoffleitung 25 eingebracht wird.
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Die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 setzt Kraftstoff innerhalb der Druckkammer 31a auf einen zweiten Druckwert unter Druck, der höher als der erste Druckwert ist und gibt den unter Druck stehenden Kraftstoff ab. Damit kann die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 Hochdruckkraftstoff in die zweite Kraftstoffleitung 34 auf Seiten der zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung liefern. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 ist an einer der Reihen des Motors 1 angebracht, beispielsweise der zweiten Reihe 1b. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 wird von Drehenergie vom Motor 1 angetrieben (Drehenergie von einer Nockenwelle 31s gemäß nachfolgender Beschreibung).
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Genauer gesagt, die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 enthält ein Pumpengehäuse 31h, einen Kolben 31p, eine Feder 31k und eine Antriebskurvenscheibe 31c. Das Pumpengehäuse 31h ist fest an der zweiten Reihe 1b angebracht. Der Kolben 31p ist innerhalb des Pumpengehäuses 31h gleitbeweglich hin und her beweglich. Die Feder 31k spannt den Kolben 31p vor. Der Kolben 31p wird von der Feder 31k in Richtung einer Seite des Kolbens 31p in dessen Axialrichtung vorgespannt, beispielsweise in Richtung der Seite, an der sich der Kolben 31p der Nockenwelle 31s annähert. Die Antriebskurvenscheibe 31c ist eine Kurvenscheibe, die an der Nockenwelle befestigt ist, welche Teil eines Ventilantriebsmechanismus des Motors 1 ist. Die Nockenwelle wird durch eine Drehenergie von einer Nockenwelle mit einer Drehzahl angetrieben, welche die Hälfte der Drehzahl der Nockenwelle beträgt. Die Drehungen der Nockenwelle treiben den Kolben 31p über die Kurvenscheibe 31c an, so dass dieser in vertikaler Richtung in 1 auf und ab bewegt wird.
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Das Volumen der Druckkammer 31a, das durch den Kolben 31p innerhalb des Pumpengehäuses 31h definiert ist, wird durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 31p geändert. Mit dieser Ausgestaltung kann die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 das Ansaugen von Kraftstoff von der Förderpumpe 22 durchführen und kann das unter Druck Setzen von Kraftstoff und das Abgeben hiervon durchführen.
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Das Ansaugsteuerventil 32 hat eine Rückschlagventilfunktion, welche unter hohem Druck stehenden Kraftstoff innerhalb der Druckkammer 31a an einem Fließen zurück zur Seite eines Einlasses 31e der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 hindert. Wenn das Ansaugsteuerventil 32 einem Eingangssignal folgend geöffnet wird, kann Kraftstoff innerhalb der Druckkammer 31a abhängig von einer Bewegung des Kolbens 31p zur Niederdruckseite ausfließen.
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Das Ansaugsteuerventil 32 enthält einen kegelförmigen Ventilkörper 32v, einen Ventilsitz 32s, eine Ventilfeder 32k und eine elektromagnetisch angetriebene Spule 32c. Der Ventilsitz 32s ist so angeordnet, dass er den Einlass 31i am Pumpengehäuse 31h bildet. Die Ventilfeder 32k spannt den Ventilkörper 32v normalerweise in axialer Richtung zur Seite des Ventilkörpers 32f, beispielsweise in die Ventil-Offen-Richtung. Die elektromagnetisch angetriebene Spule 32c kann den Ventilkörper 32v in axialer Richtung in die andere Seite bewegen, beispielsweise in Richtung der Ventil-Geschlossen-Richtung. Das heißt, das Ansaugsteuerventil 32 ist beispielsweise ein Ventil vom Normal-Offen-Typ, das sich zum Zeitpunkt einer Nichtversorgung (Nichterregung) in einem normalerweise offenen Zustand befindet. Das Ansaugsteuerventil 32 wird über die Einspritzertreiberschaltung von der ECU 45 gesteuert. Die elektromagnetisch angetriebene Spule 32c des Ansaugsteuerventils 32 ist mit der Einspritzertreiberschaltung verbunden.
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Das Abgaberückschlagventil 33 ist ein Federrückschlagventil, das an dem stromaufwärtigen Abschnitt der zweiten Kraftstoffleitung 34 zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 und den zweiten Einspritzern 37A und 37B für die Zylindereinspritzung angeordnet ist. Das Abgaberückschlagventil 33 ist offen, wenn eine Druckdifferenz zwischen Vorderseite und Rückseite des Abgaberückschlagventils 33 gleich oder größer als ein vorbestimmter Druckdifferenzwert wird (beispielsweise einige -zig kPa), um eine Kraftstoffzufuhr zu den zweiten Einspritzern 37A und 37B für die Zylindereinspritzung zu ermöglichen. Die Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und Rückseite des Abgaberückschlagventils 33 ist eine Differenz zwischen dem Kraftstoffdruck innerhalb eines Durchlassabschnitts 34a, der relativ zu dem Abgaberückschlagventil 33 auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 in der zweiten Kraftstoffleitung 34 liegt und dem Kraftstoffdruck innerhalb eines Durchlassabschnitts 34b, der relativ zu dem Abgaberückschlagventil 33 an der stromabwärtigen Seite der zweiten Kraftstoffleitung 34 liegt. Wenn der Kraftstoffdruck innerhalb des Durchlassabschnitts 34a auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 gleich oder niedriger als der Kraftstoffdruck innerhalb des Durchlassabschnitts 34b an der stromabwärtigen Seite wird, wird das Abgaberückschlagventil 33 geschlossen. Ein Verschließen des Abgaberückschlagventils 33 kann unter hohem Druck stehenden Kraftstoff daran hindern, rückwärts zur Seite der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 zu fließen.
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Die zweite Kraftstoffleitung 34 ist eine Hochdruckkraftstoffleitung, die sich von der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 zu einer der hochdruckseitigen Förderleitungen 36A oder 36B erstreckt. Die dritte Kraftstoffleitung 35 ist eine Verbindungsleitung, welche die hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B verbindet, so dass diese miteinander kommunizieren.
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Auf den zweiten Druckwert gebrachter Kraftstoff wird über die zweite Kraftstoffleitung 34 in die hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B eingebracht. Die hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B sind Kraftstoffverteilungsleitungen hoher Steifigkeit, den eingebrachten Kraftstoff in sich sammeln.
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Die zweiten Einspritzer 37A für drei (mehrere) Zylindereinspritzungen (Hochdruckkraftstoffeinspritzventile, die als Zylindereinspritzventile dienen), von denen jeder Kraftstoff in die drei Zylinder 1c (beispielsweise den ersten Zylinder, dritten Zylinder und fünften Zylinder) der ersten Reihe 1a einspritzt, sind mit der hochdruckseitigen Förderleitung 36A verbunden. Weiterhin sind die drei zweiten Einspritzer 37B für die Zylindereinspritzung (Hochdruckkraftstoffeinspritzventile, die als Zylindereinspritzventile dienen), von denen jeder Kraftstoff in jeden der drei Zylinder 1c (beispielsweise den zweiten Zylinder, vierten Zylinder und sechsten Zylinder) der zweiten Reihe 1b einspritzt, mit der hochdruckseitigen Förderleitung 36B verbunden. Ein Hochdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 39 ist gebildet aus den hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B und den zweiten Einspritzern 37A und 37B.
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Jeder der zweiten Einspritzer 37A und 37B wird abhängig von einem Einspritzbefehlssignal angetrieben und geöffnet, das von der ECU 45 ausgegeben wird. Das Einspritzbefehlssignal, das von der ECU 45 ausgegeben wird, wird den zweiten Einspritzern 37A und 37B über die Einspritzertreiberschaltung übertragen. Das Einspritzbefehlssignal ist in 1 nicht näher gezeigt. Wenn die zweiten Einspritzer 37A und 37B angetrieben und geöffnet werden, spritzen die zweiten Einspritzer 37A und 37B Kraftstoff in die Zylinder 1c von Einspritzöffnungen ein, die in das Innere der Brennkammern der Zylinder 1c weisen. Die zweiten Einspritzer 37A und 37B sind mit den hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B verbunden und von diesen entsprechend den Zylindern 1c in annähernd gleichen Abständen gelagert. Wenn einer der zweiten Einspritzer 37A und 37B in Öffnungsrichtung arbeitet, wird unter hohem Druck stehender Kraftstoff, der innerhalb der hochdruckseitigen Förderleitungen 36A oder 36B unter Druck gesetzt wurde, von der Einspritzöffnung des zweiten Einspritzers 37A oder 37B in die Brennkammer eines entsprechenden Zylinders 1c eingespritzt.
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Die erste Kraftstoffleitung 25 enthält die Zweigleitungsabschnitte 25p und 25r an der stromabwärtigen Seite, in welche ein Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c zwischen dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 und dem zweiten Kraftstoffzufuhrmechanismus 30 abzweigt. Der Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c ist eine Zweigleitung, welche von einem stromaufwärtigen Durchlassabschnitt 25c1 in eine Mehrzahl von verzweigten Durchlassabschnitten 25c2 und 25c3 verzweigt. Zweigleitungsabschnitte 25p und 25r bilden einen Verbindungsdurchlass zwischen den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B einschließlich der verzweigten Durchlassabschnitte 25c2 und 25c3.
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Ein Pulsationsdämpfer 51 (ein Pulsationsdämpfungselement) ist in dem Zweigleitungsabschnitt 25a angeordnet, der ein Durchlassabschnitt auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 in der ersten Kraftstoffleitung 25 ist, und zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 und dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 liegt und den Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c enthält. Der Pulsationsdämpfer 51 kann zumindest Kraftstoffdruckpulsationen in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c verringern, die durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 erzeugt werden.
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Der Pulsationsdämpfer 51 hat beispielsweise folgenden Aufbau. Der Pulsationsdämpfer 51 enthält ein Gehäuse 51a, welches Kraftstoff aufnimmt, eine Membran 51b, welche eine Pulsationsdämpfungskammer 51c innerhalb des Gehäuses 51a bildet und ein Federelement 51d, welches die Membran 51b in eine Richtung entgegengesetzt zu einer Kraftstoffdruckaufnahmerichtung vorspannt. Der Pulsationsdämpfer 51 kann Kraftstoffdruckpulsationen dämpfen, indem das Volumen der Pulsationsdämpfungskammer 51c abhängig von dem Kraftstoffdruck geändert wird, der auf die Membran 51b wirkt.
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Der Pulsationsdämpfer 51 ist benachbart dem Einlass 31i der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 und an der stromaufwärtigen Seite des Einlasses 31i angeordnet.
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Wenn das Ansaugsteuerventil 32 geöffnet wird (wenn der Einlass 31i geöffnet ist), bewegt sich der Kolben 31p der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 hin und her. Aufgrund der Hin- und Herbewegung des Kolbens 31p pflanzt sich eine Kraftstoffpulsation von der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 zu dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c fort. Der Pulsationsdämpfer 51 verringert die sich fortpflanzende Kraftstoffdruckpulsation in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c innerhalb eines ersten Pulsationsfrequenzbereichs, der vorab festgelegt wird. Die Kraftstoffdruckpulsation enthält auch eine Pulsationskomponente, welche von einer Reflektion herrührt.
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Der hier genannte erste Pulsationsfrequenzbereich entspricht einem Frequenzbereich, innerhalb dem die Frequenz der Kraftstoffdruckpulsation, verursacht durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 31p der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 im normalen Drehzahlbereich des Motors 1 geändert werden kann (abhängig von Änderungen der Motordrehzahl während eines normalen Betriebs). Der erste Pulsationsfrequenzbereich wird vorab auf der Grundlage von Testergebnissen oder dergleichen festgesetzt.
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In einem Durchlassabschnitt 25d, der relativ zum Pulsationsdämpfer 51 auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 liegt, ist in der ersten Kraftstoffleitung 25 eine Drossel 52 angeordnet. Die Drossel 52 hat eine Drosselform und verringert teilweise die Querschnittsfläche des Durchlassabschnitts 25d. Die Drossel 52 ist nicht nur durch eine Drosselplatte mit einer kreisförmigen Drosselöffnung gebildet, sondern die Drossel 52 kann auch durch eine Drosselplatte gebildet werden, welche den Querschnitt eines Teils des Durchlassabschnittes 25d in jegliche Querschnittsform verengt, beispielsweise in eine annähernde D-Form, eine elliptische Form und eine Halbkreisform. Die Drossel 52 kann auch einen Düsenabschnitt enthalten, der eine Drosselöffnung bildet. Der Düsenabschnitt kann irgendeine Düse mit gekrümmter Oberfläche, beispielsweise eine Quadrantdüse und eine Konturdüse, eine Düse mit einer gekammerten Oberfläche und eine Düse rechtwinkligen Form sein. Das heißt, die Form der Drossel 52 unterliegt keinen bestimmten Beschränkungen, solange die notwendigen Drosselcharakteristiken von der Drossel 52 erhalten werden können.
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Die Form der Drossel 52 wird so gewählt, dass Drosselcharakteristiken erhalten werden, welche eine Kraftstoffdruckpulsation, welche sich von der Seite der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 ausgebreitet und den Pulsationsdämpfer 51 durchlaufen hat, innerhalb eines zweiten Pulsationsfrequenzbereichs verringert. Der zweite Pulsationsfrequenzbereich ist beispielsweise ein Bereich, der eine höhere Mittenfrequenz hat und enger als der erste Pulsationsfrequenzbereich ist.
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Der hier genannte zweite Pulsationsfrequenzbereich entspricht einem Bereich, innerhalb dem die Frequenz einer Kraftstoffdruckpulsation, verursacht durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31, geändert werden kann, wenn die Motordrehzahl in einen hohen Drehzahlbereich fällt. Der hohe Drehzahlbereich ist ein Drehzahlbereich an der höheren Seite einer mittigen Drehzahl der Motordrehzahl, wenn der Motor normal arbeitet. Beispielsweise entspricht ein bestimmter Frequenzbereich dem zweiten Pulsationsfrequenzbereich, innerhalb dem eine Kraftstoffdruckpulsation, verursacht durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31, effektiv gedämpft oder im Wesentlichen blockiert wird, wenn die Drehzahl des Motors 1 auf der höheren Seite als die Kraftstoffunterbrechungsdrehzahl ist.
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Die Kraftstoffunterbrechungsdrehzahl gemäß der vorliegenden Beschreibung ist eine Motordrehzahl, welche einen Motordrehzahlbereich definiert, innerhalb dem eine Kraftstoffunterbrechungssteuerung durchgeführt werden kann. Die Kraftstoffunterbrechungssteuerung ist eine Steuerung zum Stoppen der Kraftstoffeinspritzung zum Zweck der Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs, zur Reinigung des Abgases etc. zum Zeitpunkt der Verzögerung oder dergleichen eines mit dem Motor 1 ausgestatteten Fahrzeugs. Die Kraftstoffunterbrechungssteuerung kann auch eine Steuerung sein, um die Kraftstoffeinspritzung zum Zeitpunkt des Leerlaufstopps oder zum Zeitpunkt des automatischen Stoppens des Motors in einem Hybridfahrzeug sein. Beispielsweise wird zum Zeitpunkt der Verzögerung eines Fahrzeugs, wenn die Motordrehzahl gleich oder höher als die Kraftstoffunterbrechungsdrehzahl ist, die Kraftstoffunterbrechungssteuerung durchgeführt. Wenn weiterhin eine Beschleunigung durchgeführt wird oder wenn die Motordrehzahl durch die Kraftstoffunterbrechungssteuerung auf eine festgesetzte Drehzahl verringert wird, um aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand zurückzukehren, wird die Kraftstoffeinspritzung wieder aufgenommen und eine normale Kraftstoffeinspritzsteuerung wird wieder begonnen (Rückkehr aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand).
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Die Kraftstoffunterbrechungsdrehzahl und die Drehzahl zum Zurückkehren aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand werden auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur etc. des Motors 1 berechnet und festgesetzt. Daher ist der zweite Pulsationsfrequenzbereich gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Frequenzbereich, innerhalb dem eine Kraftstoffdruckpulsation, verursacht durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31, effektiv gedämpft wird oder im Wesentlichen blockiert wird, wenn die Drehzahl des Motors 1 auf der höheren Seite als die Kraftstoffunterbrechungsdrehzahl ist. Die Kraftstoffunterbrechungsdrehzahl wird auf der Grundlage der Kühlmitteltemperatur etc. im normalen Drehzahlbereich festgesetzt, nachdem das Aufwärmen des Motors 1 abgeschlossen ist.
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Zwischen dem Pulsationsdämpfer 51 und der Drossel 52 liegt ein Verzweigungspunkt B1, wo die erste Kraftstoffleitung 25 in den Zweigleitungsabschnitt 25a, der ein Durchlassabschnitt ist, der auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 liegt und in einen Hauptleitungsabschnitt 25b verzweigt, der sich von der Förderpumpe 22 zum Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 erstreckt.
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In einem Kraftstoffdurchlass innerhalb der ersten Kraftstoffleitung 25, gebildet durch einen Teil des Hauptleitungsabschnitts 25b und einem Teil des Zweigleitungsabschnitts 25a, liegt die Drossel 52 an einer Position entsprechend einem Druckknoten, wenn die Kraftstoffdruckpulsation hoch wird. Das heißt, die Drossel 52 ist an einer Position entsprechend dem Druckknoten angeordnet, wenn beispielsweise bei einer Erhöhung der Pulsation die Pulsation in Resonanz gerät oder nahe bei der Resonanz ist. Der hier beschriebene Druckknoten ist eine Position, an der, wenn die Kraftstoffdruckpulsation in dem Kraftstoffdurchlass stark wird, eine Kraftstoffdruckänderungskomponente am kleinsten und eine Strömungsgeschwindigkeitskomponente am größten in jedem Abschnitt des Kraftstoffdurchlasses in dessen Längsrichtung wird. Der Druckknoten entspricht einem Geschwindigkeitsgegenknoten.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Drossel 52 nahe der Mitte der Längserstreckung des Kraftstoffdurchlasses angeordnet und Kraftstoffdurchlasslängen L1 und L2 an beiden Seiten der Drossel 52 sind im Wesentlichen gleich. In diesem Fall wird ein Druckgegenknoten an beiden Endseiten des Kraftstoffdurchlasses in dessen Längsrichtung ausgebildet, wenn die Kraftstoffdruckpulsation im Kraftstoffdurchlass hoch wird.
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Ein Verzweigungspunkt B2, an dem der stromaufwärtige Durchlassabschnitt 25c1 des Kraftstoffdurchlasses in die verzweigten Durchlassabschnitte 25c2 und 25c3 verzweigt, liegt relativ zur Drossel 52 auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29. Das heißt, der stromaufwärtige Durchlassabschnitt 25c1 verzweigt an der stromabwärtigen Seite der Drossel 52 in die verzweigten Durchlassabschnitte 25c2 und 25c3, welche den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A bzw. 26B entsprechen.
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Der Kraftstoffdruckänderungsmechanismus 40 wird gebildet durch die Pumpenantriebsschaltung 24, den Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 und die ECU 45.
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Der Kraftstoffdruckänderungsmechanismus 40 führt eine EIN/AUS-Steuerung und eine Abgabefähigkeitsänderungssteuerung (Abgabedruck oder/und Abgabemenge) der Förderpumpe 22 mittels der ECU 45 über die Pumpenantriebsschaltung 24 durch. Auf diese Weise kann der Kraftstoffdruckänderungsmechanismus 40 Variabel den Druck des Kraftstoffs steuern, der von der Förderpumpe 22 geliefert wird (Kraftstofffförderdruck).
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Die ECU 45 enthält eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Lesespeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und einen Backup-Speicher, der durch einen nichtflüchtigen Speicher gebildet ist. Weiterhin weist die ECU 45 eine Eingangsschnittstelle auf, die einen A/D-Wandler etc. enthält, sowie eine Ausgangsschnittstelle, welche einen Treiber, einen Relaisschalter etc. enthält. Die Hardwarekonfiguration der ECU 45 ist in 1 nicht näher dargestellt.
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Ein Diagnoseausgangsabschnitt der Pumpenantriebsschaltung 24, des Niederdruckkraftstoffdrucksensors 28 und verschiedene andere Sensoren sind mit der Eingangsschnittstelle der ECU 45 verbunden. Die Pumpenantriebsschaltung 24, die elektromagnetisch angetriebene Spule 32c des Ansaugsteuerventils 32 und andere Vorrichtungen wie die Zündvorrichtung, ein elektronisch gesteuerter Drosselklappenmotor und die Einspritzantriebsschaltung sind mit der Ausgangsschnittstelle der ECU 45 verbunden. Verschiedene andere Sensoren, die Zündvorrichtung, der elektronisch gesteuerte Drosselklappenmotor und die Einspritztreiberschaltung sind in 1 nicht gezeigt.
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Gemäß einem vorab im ROM gespeicherten Steuerprogramm gibt die ECU 45 ein Steuersignal auf der Grundlage von Informationen von verschiedenen Sensoren, Festwertinformationen im Backup-Speicher, einer vorab im ROM gespeicherten Datenmappe und anderen Informationen aus. Weiterhin gibt die ECU 45 ein Steuersignal aus, während sie mit anderen fahrzeugseitigen ECUs in Verbindung steht. Beispielsweise berechnet die ECU 45 die Kraftstoffeinspritzmenge abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 1, einem Beschleunigungsvorgang etc. und gibt zeitgerecht ein Einspritzbefehlssignal an die ersten Einspritzer 27A und 27B und die zweiten Einspritzer 37A und 37B, ein Abgabesteuersignal zum Betrieb des Ansaugsteuerventils 32 und andere Signale aus.
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Indem zumindest die Menge an Kraftstoff eingestellt wird, welche aus der Druckkammer 31a über das Ansaugsteuerventil 32 austritt, kann die ECU 45 den Druck des Kraftstoffs steuern, der von der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 zu den hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B geliefert wird, und zwar auf einen optimalen Kraftstoffdruck abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors 1 und den Einspritzcharakteristika der zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung. Beispielsweise kann die ECU 45 variabel die EIN-Zeit, während der die elektromagnetisch angetriebene Spule 32c des Ansaugsteuerventils 32 in einem erregten Zustand ist und die AUS-Zeit mit einem gegebenen Signalzyklus festsetzen, während der die elektromagnetisch betriebene Spule 32c in dem nicht erregten Zustand ist. Die ECU 45 ändert das Verhältnis von EIN-Zeit in Signalzyklus relativ zur AUS-Zeit (Schaltverhältnis) und kann somit den Zeitpunkt steuern, zu dem die Hochdruckkraftstoffpumpe 31 das unter Druck Setzen von Kraftstoff und den Abgabevorgang durchführen und kann die Abgabemenge der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 steuern.
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Weiterhin veranlasst zum Zeitpunkt des Motoranlassens die ECU 45 zunächst die ersten Einspritzer 27A und 27B für die Einlasseinspritzung, die Kraftstoffeinspritzung durchzuführen. Wenn danach der Kraftstoffdruck innerhalb der hochdruckseitigen Förderleitungen 36A und 36B (nachfolgend auch als „Hochdruckförderkraftstoffdruck” bezeichnet) den zweiten Druckwert erreicht, der für die zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung benötigt wird, um die Kraftstoffeinspritzung durchzuführen, beginnt die ECU 45 mit der Ausgabe des Einspritzbefehlssignals an die zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung.
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Obgleich beispielsweise die Zylindereinspritzung von den zweiten Einspritzern 37A und 37B hauptsächlich durchgeführt wird, verwendet die ECU 45 auch die Einlasseinspritzung in Kombination mit der Zylindereinspritzung bei bestimmten Betriebsbedingungen, bei denen die Zylindereinspritzung alleine nicht ausreichend ist, um ein Luft/Kraftstoffgemisch zu bilden. Beispiele bestimmter Betriebsbedingungen umfassen das Anlassen und Aufwärmen des Motors 1 bei niedriger Drehzahl und hoher Belastung. Die ECU 45 veranlasst auch die ersten Einspritzer 27A und 27B die Einlasseinspritzung bei hoher Drehzahl und hohen Belastungsbedingungen durchzuführen, bei denen die Einlasseinspritzung effektiv ist.
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Um weiterhin die Mehrzahl von funktionalen Abschnitten gemäß nachfolgender Beschreibung zu bilden, hat die ECU 45 ein Steuerprogramm, eine Datenmappe etc. im ROM entsprechend den jeweiligen Abschnitten gespeichert und aufgenommen.
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Das heißt, die ECU 45 enthält zunächst einen Pulsationsamplitudenerkennungsabschnitt 45a, der eine Kraftstoffdruckpulsationsamplitude auf der Grundlage des Kraftstoffdrucks innerhalb der niederdruckseitigen Förderleitung 26A erkennt, wobei diese Information von dem Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 erkannt wird. Der Pulsationsamplitudenerkennungsabschnitt 45a erkennt die Kraftstoffdruckpulsationsamplitude, welche eine Differenz im Förderkraftstoffdruck vom Kraftstoff, geliefert von der Förderpumpe 22, zwischen bestimmten Erkennungszyklen ist oder eine Differenz zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert eines erkannten Drucks in jeder vorbestimmten Erkennungsperiode ist. Die ECU 45 enthält auch einen Einspritzmengenkorrekturabschnitt 45b, der die Einlasskraftstoffeinspritzmenge abhängig von Änderungen der Einlasseinspritzmenge korrigiert, welche durch eine Pulsation mit einer Kraftstoffdruckpulsationsamplitude verursacht werden, die von dem Pulsationsamplitudenerkennungsabschnitt 45a erkannt wird. Der Einspritzmengenkorrekturabschnitt 45b korrigiert die Menge der Einlasseinspritzung, welche unmittelbar nach der Pulsation mit der Kraftstoffdruckpulsationsamplitude (nach einer Drehung um einen bestimmten Kurbelwinkelteil) durchzuführen ist, auf der Grundlage der Kraftstoffdruckpulsationsamplitude, einer Pulsationserkennungsverzögerungszeit und einer bestimmten Kurbelwinkelzeit nach der Pulsationserkennung (beispielsweise 30° CA).
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Bei der vorliegenden Ausführungsform erkennt zumindest während eines Betriebs des Motors 1, wenn die zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung in einen geschlossenen Zustand übergehen oder wenn die zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung und die ersten Einspritzer 27A und 27B für die Einlasseinspritzung während eines Betriebs des Motors 1 in einen geschlossenen Zustand übergehen, der Pulsationsamplitudenerkennungsabschnitt 45a in der ECU 45 die Kraftstoffdruckpulsationsamplitude innerhalb des Niederdruckkraftstoffdurchlasses 25c von der Förderpumpe 22 zu der Hochdruckkraftstoffpumpe 31. Ein Zustand, in welchem die zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung und die ersten Einspritzer 27A und 27B für die Einlasseinspritzung während eines Betriebs im geschlossenen Zustand sind, ist der Kraftstoffunterbrechungszustand. Der Kraftstoffunterbrechungszustand ist ein Zustand, in welchem eine Kraftstoffzufuhr von den zweiten Einspritzern 37A und 37B für die Zylindereinspritzung und eine Kraftstoffzufuhr von den ersten Einspritzern 27A und 27B für die Einlasseinspritzung beide unter vorbestimmten Betriebsbedingungen des Motors 1 gestoppt sind (beispielsweise zum Zeitpunkt einer Verzögerung oder bei einer Bergabfahrt eines Fahrzeugs, wenn die Gaspedalbetätigung Null ist).
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Die ECU 45 enthält weiterhin einen Kraftstoffdrucksteuerabschnitt 45c, der den Kraftstoffdruck auf der Grundlage von Betriebsbedingungen des Motors 1 umschaltet und steuert. Beispiele von Betriebsbedingungen des Motors 1 umfassen die benötigte Einspritzmenge und die Temperatur von Kraftstoff, der von der Förderpumpe 22 über die erste Kraftstoffleitung 25 zu den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B und zur Seite der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 geliefert wird. Der Kraftstoffdrucksteuerabschnitt 45c hält den Kraftstoffförderdruck an die Hochdruckseite innerhalb des variablen Steuerbereichs, bis die Abgabeflussmenge der Hochdruckkraftstoffförderpumpe 31 einen vorab festgesetzten normalen Strömungsmengenwert erreicht oder bis die Einspritzmenge [mm3/ms] der zweiten Einspritzer 37A und 37B für die Zylindereinspritzung einen Zustand erreicht, der eine bestimmte Strömungsmenge übersteigt.
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Nachfolgend wird die Arbeitsweise beschrieben.
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Bei der Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit obigem Aufbau ist der Pulsationsdämpfer 51 in dem Zweigleitungsabschnitt 25a auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 in der ersten Kraftstoffleitung 25 zwischen der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 und dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 angeordnet, so dass der Pulsationsdämpfer 51 benachbart dem Einlass 31i der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 liegt. Weiterhin ist die Drossel 52, welche die Querschnittsfläche des Durchlassabschnitts 25d teilweise verringert, in dem Durchlassabschnitt 25d relativ zum Pulsationsdämpfer auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 liegend angeordnet. Daher dämpft in einem Leitungsabschnitt, der in der ersten Kraftstoffleitung 25 auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 liegt, der Pulsationsdämpfer 51 wirksam zumindest Kraftstoffdruckpulsationen, die durch den Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 verursacht worden sind, in einer Anfangsstufe, wo sich der Druck stark ändert. Weiterhin verringert die Drossel 52 Kraftstoffdruckpulsationen, welche den Pulsationsdämpfer 51 durchlaufen haben. Im Ergebnis wird die Kraftstoffdruckpulsation, welche sich von der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 zum Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 fortpflanzt, wirksam über einen weiten Pulsationsfrequenzbereich durch die Zusammenwirkung von Pulsationsdämpfer 51 und Drossel 52 verringert. Dies macht es möglich, wirksam eine Kraftstoffdruckpulsation an der Niederdruckseite auch zum Zeitpunkt von Leerlauf oder bei der Rückkehrzeit vom Kraftstoffunterbrechungszustand zu unterdrücken, so dass verhindert ist, dass sich das Luft/Kraftstoffverhältnis durch Instabilitäten der Einlasseinspritzmenge ändert. Weiterhin ist es auch bei einem Motor 1 des V-Typs weiterhin möglich, eine Kraftstoffdruckpulsation an der Niederdruckseite wirksam zu verringern.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform liegt zwischen dem Pulsationsdämpfer 51 und der Drossel 52 der Verzweigungspunkt B1, bei welchem die erste Kraftstoffleitung 25 in den Zweigleitungsabschnitt 25a, der der Durchlassabschnitt ist, der auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 liegt und in den Hauptleitungsabschnitt 25b verzweigt, der sich von der Förderpumpe 22 zu dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 erstreckt. Damit kann eine benötigte Kraftstoffzufuhrmenge von der Förderpumpe 22 zur Seite der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 sichergestellt werden und weiterhin lässt sich die Fortpflanzung von Pulsationen von der Seite der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 her unterdrücken.
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Weiterhin liegt bei der vorliegenden Ausführungsform die Drossel 52 an der Stelle des Druckknotens, wenn in der ersten Kraftstoffleitung 25 die Kraftstoffdruckpulsation hoch wird, wobei diese Stelle nahe der Mitte der Durchlasslänge der ersten Kraftstoffleitung 25 ist. Das heißt, die Drossel 52 liegt nahe der Position des Strömungsgeschwindigkeitsgegenknotens in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c. Somit wird ein ausreichender Effekt bei der Verringerung der Kraftstoffdruckpulsation durch die Drossel 52 geliefert. Weiterhin liegt der Pulsationsdämpfer 51 nahe des Druckgegenknotens auf Seiten der Hochdruckkraftstoffpumpe 31, wenn in dem Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c die Kraftstoffdruckpulsation hoch wird und die Drossel 52 liegt nahe des Druckknotens, d. h. dem Strömungsgeschwindigkeitsgegenknoten. Somit wird ein ausreichender Effekt der Kraftstoffdruckpulsationsverringerung geschaffen.
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Weiterhin verringert bei der vorliegenden Ausführungsform der Pulsationsdämpfer 51 eine Kraftstoffdruckpulsation, die durch den Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 verursacht wird, innerhalb des ersten Pulsationsfrequenzbereichs, der den normalen Drehzahlbereich des Motors 1 enthält. Weiterhin verringert die Drossel 52 die Kraftstoffdruckpulsation, welche den Pulsationsdämpfer 51 durchlaufen hat, innerhalb zumindest des zweiten Pulsationsfrequenzbereichs, der eine höhere Mittenfrequenz als der erste Pulsationsfrequenzbereich hat und schmäler als dieser ist. Daher wird beispielsweise zum Zeitpunkt vom Leerlauf mit niedriger Leerlaufdrehzahl eine Kraftstoffdruckpulsation, die von einem Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 herrührt, durch den Pulsationsdämpfer 51 wirksam gedämpft. Selbst wenn weiterhin der Pulsationsdämpfungseffekt des Pulsationsdämpfers 51 zum Zeitpunkt der Rückkehr vom Kraftstoffunterbrechungszustand bei hoher Motordrehzahl verringert wird, wird eine Kraftstoffdruckpulsation bei hoher Pulsationsfrequenz wirksam durch die Drossel 52 unterdrückt.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform korrigiert der Einspritzmengenkorrekturabschnitt 45b in der ECU 45 die Menge an Einlasskraftstoffeinspritzung, die unmittelbar nach einer Pulsation mit einer Kraftstoffdruckpulsationsamplitude durchzuführen ist, welche von dem Pulsationsamplitudenerkennungsabschnitt 45a entsprechend Änderungen der Menge an Einlasskraftstoffeinspritzung aufgrund der Pulsation erkannt wird. Somit kann die Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, welche die Kraftstoffeinspritzmenge zum Leerlaufzeitpunkt oder bei der Rückkehrzeit aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand an eine benötigte Einspritzmenge annähern kann.
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Wie oben beschrieben wird bei der vorliegenden Ausführungsform eine Kraftstoffdruckpulsation, die durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 verursacht wird, benachbart der Seite der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 durch den Pulsationsdämpfer 51 gedämpft und die Kraftstoffdruckpulsation, welche den Pulsationsdämpfer 51 durchlaufen hat, wird von der Drossel 52 verringert. Daher kann eine Kraftstoffdruckpulsation, welche sich von der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 zu dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 fortpflanzt, über einen weiten Pulsationsfrequenzbereich durch die Zusammenwirkung von Pulsationsdämpfer 51 und Drossel 52 wirksam verringert werden. Weiterhin kann eine Kraftstoffdruckpulsation an der Niederdruckseite zum Zeitpunkt des Leerlaufs oder bei der Rückkehrzeit aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand wirksamer unterdrückt werden.
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Zusätzlich zur ersten Ausführungsform wurden Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 wie folgt erstellt. Das Vergleichsbeispiel 1 ist ein Konfigurationsbeispiel, bei dem die Drossel 52 aus der Konfiguration der ersten Ausführungsform entfernt wurde und nur der Pulsationsdämpfer 51 benachbart dem Einlass 31i der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 vorgesehen ist. Vergleichsbeispiel 2 ist ein Konfigurationsbeispiel, bei dem ein Pulsationsdämpferelement auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 relativ zum Verzweigungspunkt B1 angeordnet wird, anstelle die Drossel 52 aus der Konfiguration der ersten Ausführungsform zu entfernen.
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Das Vergleichsbeispiel 3 ist ein Beispiel, bei dem im Gegensatz zur Konfiguration der ersten Ausführungsform die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektur auf der Grundlage der Kraftstoffpulsationsamplitude, welche von dem Niederdruckkraftstoffdrucksensor 28 und dem Pulsationsamplitudenerkennungsabschnitt 45a erkannt wird, nicht von dem Einspritzmengenkorrekturabschnitt 45b durchgeführt wird.
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2 ist eine Grafik, welche die halbe Amplitude als Messergebnisse der Kraftstoffdruckpulsation in einer niederdruckseitigen Kraftstoffleitung in dem Vergleichsbeispielen 1, 2 und 3 und der ersten Ausführungsform zeigt.
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Wie in 2 gezeigt, ist in jedem der Vergleichsbeispiele 1, 2 und 3 und bei der ersten Ausführungsform die Kraftstoffdruckpulsationsamplitude in der niederdruckseitigen Kraftstoffleitung in einem Leerlaufdrehzahlbereich hoch. Im Gegensatz hierzu ist gemäß der gestrichelten Linie mit den leeren Quadraten in 2 im Vergleichsbeispiel 1, wo nur der Pulsationsdämpfer 51 benachbart dem Einlass 31i der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 ohne die Drossel 52 vorgesehen ist, die Pulsationsamplitude im Leerlaufdrehzahlbereich wesentlich höher als im Vergleichsbeispiel 2 und der ersten Ausführungsform.
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Wie durch die gestrichelte Linie mit den offenen Kreisen in 2 gezeigt, ist im Vergleichsbeispiel 2, wo anstelle der Entfernung der Drossel 52 das Pulsationsdämpferelement relativ zum Verzweigungspunkt B1 auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 vorgesehen ist, die Pulsationsamplitude im Leerlaufdrehzahlbereich auf einen größeren Betrag als im Vergleichsbeispiel 1 verringert. Jedoch ist im Vergleichsbeispiel 2 kein Platz für Verbesserungen hinsichtlich der Tatsache, dass die Pulsationsamplitude auf der Niederdruckseite im normalen Betriebsbereich, innerhalb dem die Motordrehzahl die Leerlaufdrehzahl übersteigt, nicht ausreichend klein gemacht werden kann.
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Wie durch die gestrichelte Linie mit den schwarzen Rauten in 2 gezeigt, kann im Vergleichsbeispiel 3, wo die Kraftstoffeinspritzmengenkorrektur nicht durch den Einspritzmengenkorrekturabschnitt 45b im Gegensatz zur Konfiguration der ersten Ausführungsform durchgeführt wird, die Pulsationsamplitude auf der Niederdruckseite sowohl im Leerlaufdrehzahlbereich als auch im normalen Betriebsbereich, der den Leerlaufbetriebsbereich übersteigt, ausreichend kleiner als in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 gemacht werden. Weiterhin kann im Vergleichsbeispiel 3 die Pulsationsamplitude auf der Niederdruckseite ausreichend klein gemacht werden, auch auf der niedrigen Drehzahlseite des Leerlaufdrehzahlbereichs.
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Wie durch die durchgezogene Linie mit den schwarzen Dreiecken in 2 gezeigt, kann bei der ersten Ausführungsform die Pulsationsamplitude auf der Niederdruckseite ausreichend kleiner sowohl im Leerlaufdrehzahlbereich als auch im normalen Betriebsbereich gemacht werden, der den Leerlaufdrehzahlbereich übersteigt, wenn auf die Vergleichsbeispiele 1 und 2 geblickt wird. Weiterhin wird bei der ersten Ausführungsform die Kraftstoffdruckpulsationsamplitude an der Niederdruckseite darüber hinaus sowohl auf der Seite niedriger Drehzahl des Leerlaufdrehzahlbereichs als auch im normalen Drehzahlbereich im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 3 kleiner gemacht.
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Wie sich ohne weiteres aus den Vergleichsergebnissen gemäß obiger Beschreibung ergibt, kann bei der vorliegenden Ausführungsform eine ausreichende Verringerung der Kraftstoffdruckpulsation erwartet werden, auch auf der niedrigen Drehzahlseite des normalen Leerlaufdrehzahlbereichs. Es versteht sich weiterhin, dass die Pulsation auf der Niederdruckseite ausreichend unterdrückt werden kann, auch unter Betriebsbedingungen, bei denen die Motordrehzahl in den hohen Drehzahlbereich des normalen Drehzahlbereichs fällt oder wenn die Motordrehzahl jenseits des hohen Drehzahlbereichs liegt.
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Selbst wenn daher bei der vorliegenden Ausführungsform die Leerlaufdrehzahl verringert wird, kann ein ausreichender Pulsationsverringerungseffekt erwartet werden und das Auftreten von Schwankungen im Luft/Kraftstoffverhältnis aufgrund einer Instabilität der Einlasseinspritzmenge während des Leerlaufbetriebs ist verhindert. Für den Fall, dass die Kraftstoffunterbrechungssteuerung zum Zeitpunkt einer Verzögerung bei hoher Motordrehzahl durchgeführt wird, wird die Frequenz einer Kraftstoffdruckpulsation aufgrund der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 sehr hoch. Wie oben beschrieben kann, auch wenn die Frequenz der Kraftstoffdruckpulsation so hoch wird, dass sie nicht mehr ausreichend vom Pulsationsdämpfer 51 absorbiert werden kann, die Kraftstoffeinspritzmenge, welche für die Rückkehrzeit zum Neustart der Kraftstoffeinspritzung aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand heraus hinreichend sichergestellt werden und eine Verschlechterung der Fahrbarkeit des Fahrzeugs kann verhindert werden.
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3 zeigt eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bei der Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform ist im Gegensatz zur Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform ein Pulsationsdämpfungselement an den Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 hinzugefügt. Abgesehen davon hat die Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform den gleichen Aufbau wie die erste Ausführungsform. Daher sind in 3 Elemente der Kraftstoffzufuhrvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform, welche gleich denjenigen der ersten Ausführungsform sind, mit gleichen Bezugszeichen wie die entsprechenden Elemente in 1 bezeichnet. Speziell unterschiedliche Punkte werden nachfolgend erläutert.
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Bei einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 60 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verzweigt der Durchlassabschnitt 25c1, der relativ zur Drossel 52 auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 in den Niederdruckkraftstoffdurchlass 25c zwischen dem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 und dem zweiten Kraftstoffzufuhrmechanismus 30 liegt, in die verzweigten Durchlassabschnitte 25c2 und 25c3, welche den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B entsprechen.
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Dieser Punkt entspricht der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein zweiter niederdruckseitiger Pulsationsdämpfer 61 (ein gemeinsames Pulsationsdämpfungselement) an einem Verbindungsdurchlass zwischen den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B mit den verzweigten Durchlassabschnitten 25c2 und 25c3 angeordnet. Der zweite niederdruckseitige Pulsationsdämpfer 61 ist ein Pulsationsdämpfer, der eine Kraftstoffdruckpulsation in den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B verringern kann, welche durch einen Betrieb des niederdruckseitigen Kraftstoffeinspritzmechanismus 29 verursacht wird. Der zweite niederdruckseitige Pulsationsdämpfer 61 ist ein Pulsationsdämpfer, der den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B gemeinsam ist.
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Der Pulsationsdämpfer
61 ist beispielsweise durch ein Gehäuse gebildet, welches Kraftstoff aufnimmt und durch ein hohles Dämpferteil, das durch Zusammenfügen zweier Metallmembranen unterschiedlicher Steifigkeit miteinander an ihren äußeren Umfangskanten gebildet wird. Der Pulsationsdämpfer
61 enthält die Membranen, welche in dem Gehäuse aufgenommen sind, wobei eine Pulsationsdämpfungskammer um die Membranen herum gebildet ist. Die Membranen erhöhen/verringern oder ändern das Volumen der Pulsationsdämpfungskammer abhängig von dem Kraftstoffdruck, der auf die Membranen wirkt und folglich dämpft der Pulsationsdämpfer
61 die Kraftstoffdruckpulsationen. Die beiden Metallmembranen haben unterschiedliche Steifigkeit (Biegesteifigkeit) und folglich kann, während eine der Metallmembranen in Resonanz ist und die andere Membran nicht in Resonanz ist, der benötigte Pulsationsdämpfungseffekt erzielt werden. Daher kann der Pulsationsdämpfer
61 einen Pulsationsverringerungseffekt über einen weiten Pulsationsfrequenzbereich hinweg schaffen, der die Kraftstoffdruckpulsation in den niederdruckseitigen Förderleitungen
26A und
26B beinhaltet, welche durch die Einlasseinspritzung verursacht wird und die Kraftstoffdruckpulsation, die sich durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe
31 fortpflanzt. Der Pulsationsdämpfer gemäß obiger Beschreibung kann auf gleiche Weise wie der bekannte Druckpulsationsverringerungsmechanismus gebildet sein, wie er in der japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung Nr. 2009-174352 (
JP 2009-174352 A ) beschrieben ist.
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Der Pulsationsdämpfer 61, der für die beiden niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B ein gemeinsames Pulsationsdämpfungselement ist, liegt am Verzweigungspunkt P2 an der stromabwärtigen Seite, wo der Durchlassabschnitt 25c1, der relativ zur Drossel 52 auf Seiten des Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 liegt, in die verzweigten Durchlassabschnitte 25c2 und 25c3 verzweigt.
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Auch bei der vorliegenden Ausführungsform kann ein ausreichender Pulsationsverringerungseffekt bei einer Verringerung der Leerlaufdrehzahl erzielt werden. Weiterhin kann auch zum Rückkehrzeitpunkt zum Neustart der Kraftstoffeinspritzung aus dem Kraftstoffunterbrechungszustand bei hoher Motordrehzahl heraus eine notwendige Kraftstoffeinspritzmenge ausreichend sichergestellt werden und eine Verschlechterung der Fahrleistung des Fahrzeugs kann verhindert werden.
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Weiterhin kann auch in einem Fall, bei dem der Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus 29 die niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B enthält, die parallel angeordnet sind, der Pulsationsdämpfer 61, der den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26 gemeinsam ist, eine Kraftstoffdruckpulsation in den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B effektiv und preiswert dämpfen. Der Pulsationsdämpfer 61, der den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B gemeinsam ist, kann auch verwendet werden, um eine Pulsation zu verringern, die durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 verursacht wird. Dies kann den Pulsationsverringerungseffekt auf der Niederdruckseite weiter verbessern.
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In jeder der obigen Ausführungsformen ist die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung gerichtet, welche bei Kraftstoffzufuhrvorrichtungen 10 und 20 für den Motor 1 vom V-Typ verwendet wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch bei einer Brennkraftmaschine anwendbar, welche eine Mehrzahl von Reihen (Zylinderreihen) anders als ein Motor vom V-Typ hat oder bei einer Reihenzylinderbrennkraftmaschine mit Doppeleinspritzung.
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In jeder der obigen Ausführungsformen bewegt sich der Kolben 31p der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 bei offenem Ansaugsteuerventil 32 hin und her, so dass Pulsationsdruckwellen, die durch einen Betrieb der Hochdruckkraftstoffpumpe 31 verursacht werden, sich zu den niederdruckseitigen Förderleitungen 26A und 26B fortpflanzen. Der Einfluss von reflektierenden Wellen der Pulsationsdruckwellen und der Einfluss von anderen druckverringernden Elementen in einem Leitungspfad muss in manchen Fällen mitberücksichtigt werden. Ein Beispielfall ist derjenige, bei dem die Änderungsrate des Volumens in einem Leitungssystem erhöht wird, indem teilweise eine Kraftstoffleitung verwendet wird, die aus einem Material gebildet ist, welches eine hohe Volumenänderungsrate hat. In einem solchen Fall ist es, wenn die obigen Einflüsse mitberücksichtigt werden sollen, denkbar, dass die Position eines Druckknotens, der die Anordnungsposition der Drossel 52 ist, aus der Mitte des Niederdruckkraftstoffdurchlasses 25c entlang deren Längsrichtung verschoben wird. In diesem Fall kann die Anordnungsposition der Drossel 52 an der Position des Druckknotens sein.
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Wie oben beschrieben kann die vorliegende Erfindung wirksam eine Kraftstoffdruckpulsation verringern, welche sich von einer Hochdruckkraftstoffpumpe zu einem Niederdruckkraftstoffeinspritzmechanismus fortpflanzt, und zwar über einen weiten Pulsationsfrequenzbereich, in dem die Zusammenwirkung eines Pulsationsdämpfungselements mit einer Drossel verwendet wird. Im Ergebnis kann eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung für eine Brennkraftmaschine geschaffen werden, welche wirksam eine Kraftstoffdruckpulsation auf der Niederdruckseite zum Zeitpunkt des Leerlaufs oder bei der Rückkehrzeit aus einem Kraftstoffunterbrechungszustand unterdrücken kann. Die oben beschriebene Erfindung ist anwendbar für jegliche Kraftstoffzufuhrvorrichtungen für ein Brennkraftmaschine, welche eine direkte Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder der Brennkraftmaschine und eine Kraftstoffeinspritzung in einen Ansaugeinlass hiervon durchführen kann.
