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Dokumentenidentifikation DE69905685T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1002948
Titel Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Akkumulatorgattung
Anmelder Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Tanabe, Keiki, Tokyo 108-8410, JP;
Kohketsu, Susumu, Tokyo 108-8410, JP
Vertreter Kern & Collegen, 80686 München
DE-Aktenzeichen 69905685
Vertragsstaaten DE, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.11.1999
EP-Aktenzeichen 991229469
EP-Offenlegungsdatum 24.05.2000
EP date of grant 05.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse F02M 47/02
IPC-Nebenklasse F02D 41/40   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es ist ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem bekannt, das dazu eingerichtet ist, einen Hochdruckkraftstoff, der in einem Druckspeicher gespeichert ist, gleichmäßig jedem Zylinder einer Dieselbrennkraftmaschine zuzuführen und deren Maschinenleistung über einen großen Betriebsbereich zu verbessern. Wenn jedoch die Kraftstoffeinspritzrate unmittelbar nach dem Start der Kraftstoffeinspritzung übermäßig hoch ist, findet selbst bei einem Kraftstoffeinspritzsystem dieser Art eine plötzliche Explosionsverbrennung im Anfangsstadium der Verbrennung statt, wodurch nicht nur das Betriebsgeräusch der Maschine sondern auch der NOx- Gehalt eines Abgases zunimmt.

Um diese Unzulänglichkeiten zu beseitigen wurde ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem vorgeschlagen, das dazu eingerichtet ist. Kraftstoff mit einer niedrigeren Einspritzrate im Anfangsstadium jedes Kraftstoffeinspritzzyklus' einzuspritzen. Dieses System ist beispielsweise mit einem Niederdruck-Druckspeicher zum, Speichern eines Niederdruckkraftstoffes, einem Hochdruck-Druckspeicher zum Speichern eines Hochdruckkraftstoffes, einem Wechselventil zum wahlweisen Verbinden des Niederdruck-Druckspeichers oder des Hochdruck-Druckspeichers mit einer Einspritzvorrichtung (Kraftstoffeinspritzdüse) und dadurch Wechseln einer Einspritzrate und einem Umschaltventil versehen, das dazu eingerichtet ist, eine Steuerkammer der Einspritzvorrichtung mit dem Kraftstofftank zu verbinden und davon zu trennen und dadurch die Einspritzdauer zu steuern.

Im Zusammenhang mit der Erzeugung eines Kraftstoffdrucks in einem Druckspeicher gibt es beispielsweise ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem, das Niederdruck- und Hochdruckkraftstoffe unter Verwendung einer Niederdruckpumpe und einer Hochdruckpumpe aufnehmen kann, die durch eine Maschine angetrieben werden, und ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem, das einen Hochdruckkraftstoff unter Verwendung einer Hochdruckpumpe und einen Niederdruckkraftstoff durch Regeln des Drucks des Hochdruckkraftstoffes, der in einen Niederdruck-Druckspeicher eingeleitet wird, aufnehmen kann (japanische Patentoffenlegungsschrift No. 93936/1994).

Bei einem Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem, das in der internationalen Patentoffenlegungsschrift No. WO98/09068 beschrieben und dazu eingerichtet ist, Niederdruckkraftstoff eines Niederdruck-Druckspeichers von einem Hochdruckkraftstoff eines Hochdruck-Druckspeichers aufzunehmen, wird eine Kraftstoffleitung, durch die ein Wechselventil und eine Kraftstoffkammer eines Einspritzers verbunden sind, mit einem Niederdruckkraftstoff gefüllt, indem beispielsweise ein Einspritzdauer-Umschaltventil und ein Einspritzraten-Wechselventil geschlossen werden, und der Niederdruckkraftstoff wird einer Steuerkammer des Einspritzers zugeführt, der mit der Kraftstoffleitung in Verbindung steht, um den Einspritzer in einem Ventilschließzustand zu halten. Beim Erreichen des Einspritzstartzeitpunktes wird das Umschaltventil geöffnet, um den Niederdruckkraftstoff in die Steuerkammer zu einem Kraftstofftank abzugeben, wodurch ein Ventil des Einspritzers geöffnet wird, um die Anfangs-Niederdruckeinspritzung auszuführen (die im folgenden Niederdruckeinspritzung genannt wird). Wenn die Niederdruckeinspritzperiode abgelaufen ist, wird das Wechselventil geöffnet, um den Hochdruckkraftstoff, der vom Hochdruck-Druckspeicher zugeführt wird, durch eine Düse einzuspritzen und die Haupthochdruckeinspritzung (die im folgenden Hochdruckseinspritzunge genannt wird) auszuführen. Beim Erreichen des Einspritzendzeitpunktes wird das Wechselventil geschlossen. Im Niederdruck-Druckspeicher wird der Druck des Hochdruckkraftstoffes, der von der Kraftstoffleitung in diesen geflossen ist, gesteuert, um einen Niederdruckkraftstoff zu erhalten.

Die Solldrucke des Hochdruckkraftstoffes im Hochdruck-Druckspeicher und des Niederdruckkraftstoffes im Niederdruck-Druckspeicher werden variabel in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine gesteuert, wobei die Nie derdruckeinspritzung und die Hochdruckeinspritzung, die zum Betriebszustand der Maschine passen, ausgeführt werden (siehe auch US-A-5.456.233).

Bei einem Druckkammer-Kraftstoffeinspritzsystem dieser Art wird die Ausbildung des Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher ausgeführt, indem der Hochdruckkraftstoff im Hochdruck-Druckspeicher derart verwendet wird, daß die Ausbildung des Kraftstoffdrucks in diesem dazu neigt, sich während eines Übergangsbetriebs der Maschine zu verzögern, bei dem sich der Betriebszustand der Maschine beispielsweise durch plötzliches Drücken des Gaspedals abrupt ändert. Daher verzögert sich eine Änderung des Pegels eines tatsächlichen Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher im Bezug auf einen Sollwert, wenn die Maschine in einen derartigen Übergangsbetriebszustand eintritt. Das heißt ein Niederdruckkraftstoff, der sich einem plötzlichen ändernden Betriebszustand der Maschine anpaßt, kann nicht erreicht werden, so daß die Niederdruckeinspritzung in einigen Fällen nicht ordnungsgemäß ausgeführt werden kann. In diesem Fall können der Kraftstoffverbrauch und die Abgaseigenschaften beeinträchtigt werden.

Wenn der Kraftstoff druck im Hochdruck-Druckspeicher in der Übergangszeit verringert wird, beispielsweise wenn sich der Lastzustand der Maschine von einem Hochlastzustand zu einem Niederlastzustand durch Rückstellen des Gaspedals ändert, wird eine Verringerung des Kraftstoffdrucks im Hochdruck-Druckspeicher auf einen eingestellten Pegel in einer kurzen Zeit durch Verringern der Ansprechverzögerung in einem größtmöglichen Umfang bevorzugt, um die Abgaseigenschaften und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG

Somit zielt die vorliegende Erfindung drauf ab, ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, das dazu eingerichtet ist, die Erzeugung des Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckbehälter zum Zeitpunkt des Übergangsbetriebs der Maschine zu unterstützen und eine geeignete Niederdruckeinspritzung zu einem frühen Zeitpunkt auszuführen.

Diese Erfindung zielt zudem darauf ab, ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem anzugeben, das dazu eingerichtet ist, wenn sich eine Maschine in einem Übergangsbetriebszustand befindet, die Dauer der Öffnungszeit eines Wechselventils zum Umschalten zwischen einem Niederdruck-Druckspeicher und einem Hochdruck-Druckspeicher während eines Kraftstoffeinspritzbetriebs zu steuern und die Ansprechverzögerung eines Kraftstoffdrucks im Hochdruck-Druckspeicher durch Verringern des in ihm herrschenden Drucks zu minimieren, indem eine Strömungsrate eines Kraftstoffs erhöht wird, der aus diesem in die Niederdruck- Druckkammer fließt.

Ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß Anspruch 1 enthält daher: einen ersten Druckspeicher, der einen Hochdruckkraftstoff, der durch eine Kraftstoffpumpe unter Druck gesetzt wird, aufnehmen kann, eine Kraftstoffeinspritzdüse, die mit dem ersten Druckspeicher über eine Kraftstoffleitung verbunden ist und Kraftstoff in eine Brennkammer einer Maschine einspritzen kann, ein Steuerventil, das dazu eingerichtet ist, die Abgabe des Hochdruckkraftstoffs im ersten Druckspeicher in einen stromabwärtigen Abschnitt der Kraftstoffleitung zu steuern, einen zweiten Druckspeicher, der einen Kraftstoff aufnehmen kann, dessen Druck geringer ist als der des Hochdruckkraftstoffes im ersten Druckspeicher, und der über eine Abzweigleitung mit dem Abschnitt der Kraftstoffleitung verbunden ist, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Steuerventils befindet, und eine Kraftstoffsteuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Steuerventil in der Mitte einer Zeitperiode zu öffnen, in der die Kraftstoffeinspritzdüse geöffnet ist, das Steuerventil gleichzeitig mit dem Verschließen der Kraftstoffeinspritzdüse zu schließen, einen angegebenen Druck des Kraftstoffs im ersten Druckspeicher gemäß dem Betriebszustand der Maschine einzustellen und die Verschlußzeit des Steuerventils zu verzögern, wenn eine Abnahmerate des angegebenen Drucks nicht geringer ist als ein vorbestimmter Pegel.

Gemäß dieser Art eines Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems wird ein angegebener Druck des Kraftstoffs im ersten Druckspeicher in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine eingestellt und die Verschlußzeit des Steuerventils verzögert, wenn die Abnahmerate des angegebenen Drucks nicht geringer ist als ein vorbestimmter Pegel, wodurch eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der vom ersten Druckspeicher zum zweiten Druckspeicher fließt, zum Übergangsbetriebszeitpunkt erhöht wird, zu dem der angegebene Druck des ersten Druckspeichers abnimmt, um zwangsweise die Verringerung des Kraftstoffdrucks im ersten Druckspeicher auszuführen und zu unterstützen und dadurch zu ermöglichen, daß der Kraffstoffdruck im ersten Druckspeicher den angegebenen Pegel früh erreicht, eine Ansprechverzögerung eines tatsächlichen Drucks darin im Bezug auf den zu minimierenden angegebenen Druck zu verringern und dadurch die Abgaseigenschaften und den Kraftstoffverbrauch zu verbessern.

Bei diesem System stellt die Kraftstoffsteuereinrichtung die Steuerventil-Verschlußzeit vorzugsweise um eine vorbestimmte Zeitperiode früher als den Öffnungszeitpunkt der Einspritzdüse ein. Dadurch kann der Einspritzdruck an einem Einlaß der Kraftstoffeinspritzdüse zum Zeitpunkt der Ausführung eines nachfolgenden Niederdruck-Einspritzbetriebs stabilisiert und die Niederdruckeinspritzung des Kraftstoffs exzellent ausgeführt werden.

Ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem nach Anspruch 3 enthält: einen ersten Druckspeicher, der dazu eingerichtet ist einen Hochdruckkraftstoff aufzunehmen, der durch eine Kraftstoffpumpe unter Druck gesetzt wird, eine Kraftstoffeinspritzdüse, die mit dem ersten Druckspeicher über eine Kraftstoffleitung verbunden ist und Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einer Maschine einspritzen kann, ein Steuerventil, das dazu eingerichtet ist, die Abgabe des Hochdruckkraftstoffs im ersten Druckspeicher in einen stromabwärtigen Teil der Kraftstoffleitung zu steuern, einen zweiten Druckspeicher, der einen Kraftstoff aufnehmen kann, dessen Druck geringer ist als der Hochdruckkraftstoff im ersten Druckbehälter und der über eine Abzweigleitung mit dem Abschnitt der Kraftstoffleitung verbunden ist, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Steuerventils befindet, und eine Kraftstoffsteuereinrichtung, die dazu eingerichtet ist, das Steuerventil in der Mitte einer Zeitperiode zu öffnen, in der die Kraftstoffeinspritzdüse geöffnet ist, das Steuerventil gleichzeitig mit dem Verschließen der Kraftstoffeinspritzdüse zu schließen, einen angegebenen Druck, der sich auf den zweiten Druckspeicher bezieht, in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine einzustellen, und den Verschlußzeitpunkt des Steuerventils zu verzögern, wenn eine Änderungsrate des angegebenen Drucks nicht geringer ist als ein vorbestimmter Pegel.

Wenn gemäß diesem Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem die Änderungsrate des angegebenen Drucks nicht geringer ist als ein vorbestimmter Pegel, wird der Kraftstoffdruck im zweiten Druckspeicher zum Erreichen des angegebenen Pegels in einer kurzen Zeit gebracht, indem derselbe Kraftstoffdruck erhöht wird, wobei das Steuerventil geöffnet bleibt, selbst nachdem die Kraftstoffeinspritzdüse geschlossen wurde, wodurch es möglich wird, eine Niederdruckeinspritzung auszuführen, die zum Betriebszustand der Maschine paßt, und den Kraftstoffverbrauch sowie die Abgaseigenschaften zu verbessern.

Bei diesem System ist es vorzuziehen, daß die Kraftstoffsteuereinrichtung den Steuerventil-Schließzeitpunkt um eine vorbestimmte Zeitdauer vor einem nachfolgenden Kraftstoffeinspritzdüsen-Öffnungszeitpunkt einstellt. Dadurch kann der Kraftstoffdruck an einem Einlaß der Kraftstoffeinspritzdüse auf einen stabilen Niederpegel-Einspritzdruck zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Steuerventil geschlossen ist, und dem Zeitpunkt eingestellt werden, zu dem eine nachfolgende Kraftstoffeinspritzung bei Jedem Kraftstoffeinspritzzyklus gestartet wird, so daß eine Niederdruckeinspritzung in geeigneter Weise bei jedem Kraftstoffeinspritzzyklus ausgeführt werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystems, auf dem die vorliegende Erfindung basiert;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung, die die Verbindung von Primärelementen des Kraftstoffeinspritzsystems aus Fig. 1 mit einem Einspritzer für einen Zylinder einer Maschine zeigt;

Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm einer Hochdruckpumpe aus Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Diagramm, daß eine Änderung im Lauf der Zeit einer Einspritzrate und einen geöffneten und geschlossenen Zustand eines Öffnungsraten- Umschaltwechselventils sowie eines Einspritzzeitpunkt-Steuerumschaltventils zeigt;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Änderung im Lauf der Zeit eines Kraftstoffdrucks im Abschnitt einer Kraftstoffleitung, der sich zwischen dem Einspritzer und dem Wechselventil befindet, bei einem Kraftstoffeinspritzzyklus zeigt, der in der regulären Betriebsart ausgeführt wird;

Fig. 6 ist ein Charakteristikdiagramm, das ein Beispiel eines Druckkennfeldes eines Hochdruck-Druckspeichers zeigt;

Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das den Vorgang zum Beurteilen des Erreichens einer ersten Übergangsbetriebsart und die Steuerung der Verringerung eines Kraftstoffdrucks im Hochdruck-Druckspeicher in der ersten Übergangsbetriebsart darstellt;

Fig. 8 ist ein Zeitgabediagramm, das die Kraftstoffeinspritzwellenform in der ersten Übergangsbetriebsart und die Ansteuerung des Einspritzers sowie des Wechselventils zeigt;

Fig. 9 ist ein Diagramm, das die ansteigende Änderung eines angegebenen Wertes, der sich auf einen Niederdruck in einem Niederdruck-Druckspeicher bezieht, in Übereinstimmung mit jenem der Maschinenlast und -drehzahl darstellt;

Fig. 100 ist ein Diagramm, das die Änderung des angegebenen Wertes in Übereinstimmung mit jenem einer Maschinenlast und eine Ansprechverzögerung eines tatsächlichen Drucks im Bezug auf den angegebenen Wert zeigt;

Fig. 11 ist ein Flußdiagramm, das die Bewertung einer zweiten Übergangsbetriebsart und den Vorgang zum Ausführen eines Steuerbetriebs in der zweiten Übergangsbetriebsart darstellt; und

Fig. 12 ist ein Diagramm, das Veränderungen im Lauf der Zeit eines Einspritzer-Steuersignals, eines Wechselventil-Steuersignals, eines Drucks an einem Einlaß des Einspritzers und eines Kraftstoff drucks im Niederdruck-Druckspeicher während eines Kraftstoffeinspritz-Steuerbetriebs in der zweiten Übergangsbetriebsart zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische Konstruktionsdarstellung einer Druckspeicher-Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 2 eine schematische Darstellung, die die Verbindung primärer Elemente der Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung von Fig. 1 mit einem Einspritzer für jeden Zylinder einer Maschine zeigt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 ist die Druckspeicher-Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung beispielsweise auf einer 6-Zylinder-Reihen-Dieselmaschine (nicht gezeigt) angebracht, wobei eine Hochdruckpumpe 1 beispielsweise ausgestattet ist mit zwei Kolbenpumpen 20, gezeigt in Fig. 3, die den drei vorderen Zylindern bzw. den drei hinteren Zylindern der 6-Zlinder-Reihen-Dieselmaschine entsprechen, und Nocken 22 zum Antreiben eines Kolbens 21 für die drei vorderen Zylinder und eines Kolbens 21 zum Antreiben der drei hinteren Zylinder, die mit drei gewölbten Abschnitten versehen sind, wobei drei Druckzuführhübe ausgeführt werden, während die Welle der Hochdruckpumpe 1 eine volle Umdrehung macht, um einen Kraftstoff unter Druck zuzuführen. Die Steuerung des Druckzuführhubs erfolgt durch Steuerung der Schließzeit eines elektromagnetischen Ventils 23, das sich auf der Abgabeseite der Kolbenpumpen 20 befindet, wobei, wenn das elektromagnetische Ventil 23 geöffnet ist, die Druckzufuhrtätigkeit der Kolbenpumpen 20 wirkungslos ist. Das elektromagnetische Ventil 23 wird durch eine elektronische Steuereinheit 8 gesteuert, die später beschrieben wird.

Wendet man sich Fig. 1 zu, steuert die elektronische Steuereinheit (ECU) 8 als Kraftstoffsteuereinheit für die Druckspeicher-Kraftstoffeinspritz-Steuervorrichtung das elektromagnetische Ventil 23 in der Hochdruckpumpe 1 in Übereinstimmung mit einer Maschinendrehzahl Ne, die von einem Maschinendrehzahlsensor 8a erfaßt wird, und einem Gaspedalniederdrückumfang (Grad der Öffnung des Gaspedals) Acc, der durch einen Gaspedalniederdrückumfangssensor (nicht gezeigt) erfaßt wird, um variabel den Druckzuführhub zu steuern, und steuert durch Rückkopplung den Druckzuführhub (Abgabedruck) gemäß einem Kraftstoff druck PHP, der durch einen Drucksensor 3a erfaßt wird, der sich auf einem Hochdruck-Druckspeicher 3 befindet, wodurch ein Hochdruckkraftstoff erreicht wird, der zum Betriebszustand der Maschine paßt.

Der Kraftstoff, der durch die Hochdruckpumpe 1 unter Druck gesetzt wird, wird im Hochdruck-Druckspeicher 3 gespeichert. Dieser Hochdruck-Druckspeicher 3 ist allen Zylindern gemein und steht mit einer Kraftstoffleitung 10a in Verbindung. In einem Zwischenabschnitt der Kraftstoffleitung 10a ist ein Kraftstoffeinspritzraten- Umschaltwechselventil (erstes Steuerventil) 5, das beispielsweise ein elektromagnetisches Zweiwegeventil (Fig. 2) enthält, entsprechend jedem Zylinder vorgesehen, wobei ein Rückschlagventil 32, das es einem Kraftstoff gestattet, lediglich von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite zu fließen, auf der unmittelbar stromabwärtigen Seite des Wechselventils 5 angebracht ist.

Ein Niederdruck-Druckspeicher (zweiter Druckspeicher) 4, der allen Zylindern gemein ist, ist über eine Kraftstoffleitung 10b, die von der Kraftstoffleitung 10a abzweigt, mit einem Abschnitt der Kraftstoffleitung 10a verbunden, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Rückschlagventils 32 befindet. In einem Zwischenabschnitt der Kraftstoffleitung 10b sind ein Rückschlagventil 6 und eine Umgehungsleitung, die vom Rückschlagventil 6 abzweigt, vorgesehen, wobei eine Öffnung 6a in dieser Umgehungsleitung ausgebildet ist. Das Rückschlagventil 6 ist dazu eingerichtet, es dem Kraftstoff zu erlauben, lediglich vom Niederdruck- Druckspeicher 4 zur Kraftstoffleitung 10a zu fließen. Wenn der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 10a größer ist als in der Kraftstoffleitung 10b, fließt der Kraftstoff in der Kraftstoffleitung 10a in die Kraftstoffleitung 10b durch die Öffnung 6a und anschließend in den Niederdruck-Druckspeicher 4. Zwischen dem Niederdruck- Druckspeicher 4 in der Kraftstoffleitung 10b und einem Kraftstofftank 17 ist ein Drucksteuerventil (zweites Steuerventil) 34 angeordnet, das unter der Steuerung der elektronischen Steuereinheit 8 arbeitet und dazu eingerichtet ist, den Kraftstoffdruck im Niederdruck-Druckspeicher 4 zu steuern. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Niederdruck-Druckspeicher 4 mit einem Drucksensor 4a zum Erfassen des Kraftstoffdrucks PPL in diesem ausgestattet.

Die elektronische Steuereinheit 8 ist dazu eingerichtet, das Drucksteuerventil 34 auf der Basis eines tatsächlichen Drucks PLP, der vom Drucksensor erfaßt wird, derart zu steuern, daß der Kraftstoffdruck im Niederdruck-Druckspeicher 4 einen Pegel erreicht, der zum Betriebszustand der Maschine paßt, der durch die Maschinendrehzahl Ne und den Gaspedalniederdruckumfang Acc bestimmt ist.

Ein Einspritzer 9 als Kraftstoffeinspritzdüse, die in jedem Zylinder der Maschine angebracht ist, hat eine Drucksteuerkammer 11, die mit der Kraftstoffleitung 10a über eine Öffnung 15 verbunden ist, sowie eine Kraftstoffkammer 12, wobei die Drucksteuerkammer 11 mit dem Kraftstofftank 17 über eine Öffnung 16 und eine Kraftstoffrücklaufleitung, 10c verbunden ist. Ein Kraftstoffeinspritzzeitpunkt-Steuerumschaltventil 7, das beispielsweise ein elektronisches Zweiwegeventil beinhaltet, ist mit einem Zwischenabschnitt der Kraftstoffrücklaufleitung 10c verbunden. Das Umschaltventil 7 kann sich im Einspritzer befinden.

Der Einspritzer 9 verfügt über ein Nadelventil 13, das dazu eingerichtet ist, eine Düse (Einspritzanschluß) 9a zu öffnen und zu schließen, und über einen Hydraulikkolben 14, der gleitend in der Drucksteuerkammer 11 aufgenommen ist, wobei das Nadelventil 13 zur Düse 9a durch eine Feder (nicht gezeigt) gedrückt und geschlossen wird. Wenn der Kraftstoff von der Kraftstoffleitung 10a der Drucksteuerkammer 11 und der Kraftstoffkammer 12 zugeführt wird, während das Einspritzzeitpunkt-Steuerumschaltventil 7 geöffnet ist, wirkt eine resultierende Kraft aus der Federkraft der Feder und des Kraftstoff drucks derart auf das Nadelventil 13, daß das Nadelventil 13 die Düse 9a gegen den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffkammer 12 schließt. Wenn das Umschaltventil 7 geöffnet ist, um zu bewirken, daß der Kraftstoff in der Drucksteuerkammer 11 in den Kraftstofftank 17 (Seite, die zur Atmosphäre geöffnet ist) abgegeben wird, wird das Nadelventil 13 zum Hydraulikkolben 14 gegen die Federkraft der Feder aufgrund des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffkammer 12 bewegt, um die Düse 9a derart zu öffnen, daß der Kraftstoff in der Kraftstoffkammer 12 von der Düse 9a in eine Brennkammer der Maschine gespritzt wird.

Der Betrieb in einer regulären Betriebsart des Kraftstoffeinspritzsystems mit oben beschriebenem Aufbau wird nun beschrieben.

Der Kraftstoffdruck im Hochdruck-Druckspeicher 3 und im Niederdruck-Oruckspeicher 4 werden unter Steuerung der elektronischen Steuereinheit 8 derart gesteuert, daß die Kraftstoffdrucke zum Betriebszustand passen, wobei eine Kraftstoffeinspritzperiode (Kraftstoffeinspritzstart- und endzeitpunkt) und eine Niederdruck-Einspritzperiode in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand (Maschinendrehzahl und Gaspedalniederdrückumfang) der Maschine eingestellt werden.

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind das Wechselventil 5 und das Umschaltventil 7 allesamt geschlossen, bis der Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt erreicht ist, wobei ein Niederdruckkraftstoff vom Niederdruck-Druckspeicher 4 zum Abschnitt der Kraftstoffleitung 10a, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Wechselventils 5 befindet, und weiter zur Drucksteuerkammer 11 und der Kraftstoffkammer 12 des Einspritzers 9 zugeführt wird. Da das Umschaltventil 7 geschlossen ist, wirkt der Kraftstoff, der dem Inneren der Drucksteuerkammer 11 zugeführt wird, auf das Nadelventil 13 über den Hydraulikkolben 14, um die Düse 9a mit dem Nadelventil 13 zu schließen, wodurch der Einspritzer geschlossen wird.

Wenn der Kraftstoffeinspritzstartzeitpunkt erreicht ist, wird nur das Umschaltventil 7 geöffnet und der Niederdruckkraftstoff in der Drucksteuerkammer 11 des Einspritzers 9 an den Kraftstofftank 17 durch die Öffnung 16 und die Kraftstoffrück laufleitung 10c abgegeben. Wenn demzufolge eine resultierende Kraft, bestehend aus dem Kraftstoffdruck, der auf das Nadelventil 13 über den Hydraulikkolben 14 wirkt, und der Federkraft der Feder, kleiner wird als der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffkammer 12, der derart wirkt, daß er das Nadelventil 13 anhebt, bewegt sich das Nadelventil 13 nach oben, um zu bewirken, daß die Düse 9a geöffnet wird, so daß der Niederdruckkraftstoff von der Düse 9a eingespritzt wird. Das heißt eine Niederdruckeinspritzung einer vergleichsweise geringen Kraftstoffeinspritzrate (Menge des eingespritzten Kraftstoffes pro Zeiteinheit) wird in einem Anfangseinspritzstadium ausgeführt. Wegen dieser Niederdruckeinspritzung wird die Verbrennung in einem Anfangsstadium der Kraftstoffeinspritzperiode vergleichsweise langsam ausgeführt, wodurch eine Verringerung des NOx-Gehaltes eines Abgases erreicht wird.

Wenn eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Beginn der Niederdruckeinspritzung vergangen ist, öffnet sich das Umschaltwechselventil 5 bei geöffnet belassenem Einspritzzeitpunkt-Steuerumschaltventil 7, und ein Hochdruckkraftstoff wird der Kraftstoffkammer 12 zugeführt, wobei der Hochdruckkraftstoff vom Einspritzer 9 eingespritzt wird. Das heißt, es wird eine Hochdruckeinspritzung mit einer Einspritzrate ausgeführt, die höher ist als jene der Niederdruckeinspritzung.

Wenn der Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt erreicht ist, wird das Einspritzzeitpunkt- Steuerumschaltventil 7 geschlossen und der Hochdruckkraftstoff, der von der Kraftstoffleitung 10a der Drucksteuerkammer 11 durch die Öffnung 15 zugeführt wird, wirkt auf das Nadelventil 13 über den Hydraulikkolben 14, um zu bewirken, daß das Nadelventil 13 die Düse 9a schließt, so daß die Kraftstoffeinspritzung von der Düse 9a beendet wird. Zum Kraftstoffeinspritzendzeitpunkt fällt die Kraftstoffeinspritzrate plötzlich ab, wodurch die Ausstoßraten von schwarzem Qualm und Partikeln (körnige Substanzen PM) aus der Maschine verringert werden. Das Einspritzraten-Umschalt-Wechselventil 5 wird gleichzeitig mit dem Schließen des Umschaltventils 7 zum Endzeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung geschlossen, oder zu einem Zeitpunkt, zu dem eine vorbestimmte Zeitdauer nach Beendigung der Kraftstoffeinspritzung vergangen ist.

Zwischen der Kraftstoffkammer 12 des Einspritzers 9 und dem Einspritzraten- Umschaltwechselventil 5 fließt der Hochdruckkraftstoff in der Kraftstoffleitung 10a in den Niederdruck-Druckspeicher 4 durch die Öffnung 6a der Kraftstoffleitung 10a, wodurch der Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 10a allmählich, wie in Fig. 5 gezeigt, von einem Zeitpunkt, zu dem die Kraftstoffeinspritzung in jedem Kraftstoffeinspritzzyklus endet, auf einen Pegel abnimmt, der durch das Drucksteuerventil 34 zu dem Zeitpunkt eingestellt wird, zudem die Kraftstoffeinspritzung in einem nachfolgenden Kraftstoffeinspritzzyklus begonnen hat, und der zur Niederdruckeinspritzung paßt, so daß die Einspritzrate bei der nachfolgenden Niederdruckeinspritzung einen erforderlichen Pegel erreicht. Fig. 6 zeigt ein Beispiel eines Druckkennfeldes des Hochdruck-Druckspeichers 3, bei dem der Druck (Kraftstoffdruck) im Hochdruck-Druckspeicher 3 in Übereinstimmung mit einer Zunahme der Last (Öffnungsgrad des Gaspedals) zunimmt, wie es mit einem Pfeil gekennzeichnet ist.

Ein Druckminderungs-Steuerbetrieb für den Hochdruck-Druckspeicher 3 in einer Übergangsbetriebszeit (erste Übergangsbetriebsart), bei der der Maschinenlastzustand von einem Hochlastzustand zu einer Niederlastzustand übergeht, wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 7 und 8 beschrieben. Fig. 7 ist ein Flußdiagramm, das Abläufe zum Beurteilen des Erreichens einer ersten Übergangsbetriebsart und des Ausführens eines Druckminderungs-Steuerbetriebs für den Hochdruck- Druckspeicher in der ersten Übergangsbetriebsart zeigt, und Fig. 8 ein Zeitgabediagramm, das eine Kraftstoffeinspritzwellenform in der ersten Übergangsbetriebsart und die Ansteuerung des Einspritzers und des Wechselventils zeigt.

Es wird beispielsweise vorausgesetzt, daß das Gaspedal während der Bewegung eines Fahrzeugs zurückgenommen ist, um zu bewirken, daß der Maschinenlastzustand von einem Hochlastzustand zu einem Niederlastzustand übergeht. Wenn das Gaspedal 3 zurückgenommen wird/ermittelt die elektronische Steuereinheit 8, daß eine Übergangszeit erreicht ist, stellt einen angegebenen Druck des Hochdruck-Druckspeichers 3 gemäß dem Betriebszustand der Maschine ein, ermittelt (Schritt S1) auf der Basis eines Signals vom Drucksensor 3a, der sich auf dem Hochdruck-Druckbehälter 3 befindet, ob eine Abnahmerate des angegebenen Drucks des Hochdruck-Druckspeichers nicht geringer ist al ein vorbestimmter Pegel, d. h. ob eine Differenz zwischen dem vorangehenden angegebenen Druck des Hochdruck-Druckspeichers 3 und dem momentanen angegebenen Druck desselben nicht geringer ist als der eingestellte Pegel (vorangehender angegebener Druck minus momentan angegebener Druck gleich oder großer als der eingestellte Druckwert), und überführt (Schritt S2) die Betriebsart zur Übergangsbetriebsart, wenn das Ergebnis der Ermittlung affirmativ (JA) ist. Die Ermittlung des Erreichens der ersten Übergangsbetriebsart kann auf der Basis des Öffnungsgrades des Gaspedals erfolgen.

In Schritt S2 führt die elektronische Steuereinheit 8 einen Druckminderungs-Steuerbetrieb für den Hochdruck-Druckbehälter 3 in der Übergangszeit aus. Beim Druckminderungs-Steuerbetrieb für den Hochdruck-Druckspeicher 3 wird der Druckzufuhrbetrieb der Hochdruckpumpe 1 vorübergehend gestoppt, d. h. in einen Nicht-Druckzufuhrzustand versetzt, wobei die Öffnungszeit des Wechselveniils 5 (Fig. 1) verlängert wird, um die Abgaberate des Kraftstoffes vom Hochdruck- Druckspeicher 3 zum Niederdruck-Druckspeicher 4 zu erhöhen und dadurch die Verringerung des Kraftstoffdrucks zu unterstützen.

Wie es in Fig. 8 gezeigt ist/wird ein Steuersignal für das Wechselventil 5 in einer regulären Betriebsart abgeschaltet, wie es mit einer Strichlinie gezeigt ist, nachdem die Zeitdifferenz Te vergangen ist, nachdem das Steuersignal abgeschaltet wurde. Während dieser Zeitdifferenz Te fließt der Hochdruckkraftstoff vom Hochdruck- Druckspeicher 3 in den Niederdruck-Druckspeicher 4, Das Drucksteuerventil 34 ist dazu eingerichtet, den Kraftstoff, der in den Niederdruck-Druckspeicher 4 geflossen ist, an den Kraftstofftank abzugeben, wodurch der Druck im Niederdruck- Druckspeicher 4 auf einen bestimmten Pegel gesteuert wird. Demzufolge nimmt der Druck (Druck in der Kraftstoffleitung) am Einlaß des Einspritzers 9 und jener im Hochdruck-Druckspeicher 3 ab. Wenn jedoch die Zeitdifferenz Te des Wechselventils 5 kurz ist, ist die Menge des Hochdruckkraftstoffes, der vom Hochdruck-Druckspeicher 3 zum Niederdruck-Druckspeicher 4 fließt, gering, so daß die Druckabnahmerate (Rate des Druckabfalls ΔPa) im Hochdruck-Druckspeicher 3 gering ist, was zu einer Ansprechverzögerung der Druckabnahme im Hochdruck- Druckspeicher 3 in der Übergangszeit führt.

Demzufolge wird gemäß der vorliegenden Erfindung die Hochdruckpumpe 1 in der Übergangszeit in einen Druckzufuhr-Stoppzustand versetzt und die Öffnungszeit des Wechselventils 5 verlängert (erste Ausführungsform). Das Anhalten eines Druckzufuhrbetriebs der Hochdruckpumpe 1 erfolgt durch Öffnen des elektromagnetischen Ventils 23, das in Fig. 3 gezeigt ist. Die Verlängerung der Öffnungszeit des Wechselventils 5 wird ausgeführt, indem die maximale Verlängerungszeit ΔTe des Wechselventils 5 innerhalb der Zeit T berechnet wird, die sich zwischen dem Zeitpunkt des Beendigungszeitpunktes der momentanen Einspritzung des Einspritzers 9 und dem nachfolgenden Einspritzstartzeitpunkt befindet, wie es in Fig. 8 gezeigt ist. Da der Einspritzer 9 einmal pro zwei Umdrehungen einer Kurbelwelle der Maschine angesteuert wird, ist die maximale Verlängerungszeit ΔTe gegeben durch die Zeit (ΔTe = 120/Ne - (Einspritzdauer) - (ΔTaf + ΔTred)), die ermittelt wird durch Subtrahieren der Einspritzdauer und der eingestellten Grenzzeit ΔTaf und der Zeit ΔTred (unabhängig von der Maschinendrehzahl konstant), die erforderlich sind, um den Druck zu verringern, von einem Einspritzzyklus (120/Ne), der durch die Maschinendrehzahl Ne gegeben ist. Wenn die maximale Verlängerungszeit auf diese Weise berechnet ist, kann die effektive Verlängerungszeit entsprechend dem Betriebszustand (jede Last) der Maschine ermittelt werden.

Die elektronische Steuereinheit 8 öffnet das elektromagnetische Ventil 23 der Kraftstoffpumpe 1, um vorübergehend (die Druckzufuhr des Kraftstoffes wird nicht ausgeführt) die Kraftstoffzufuhr zum Hochdruck-Druckspeicher 3 zu stoppen und das Wechselventil 5 während der maximalen Verlängerungszeit ΔTe zu Öffnen, was nach dem Schließen des Einspritzers 9 ist. Demzufolge nimmt die Flußrate des Hochdruckkraftstoffes zu, der vom Hochdruck-Druckspeicher 3 dem Niederdruck- Druckspeicher 4 zugeführt wird. Das Drucksteuerventil 34 gibt den Hochdruckkraftstoff, der in den Niederdruck-Druckspeicher 4 geflossen ist, in den Kraftstofftank ab, um den Druck im Niederdruck-Druckspeicher 4 auf einen vorbestimmten Pegel zu steuern. Somit wird in der Übergangsbetriebszeit, in der die Maschinenlast kleiner wird, die Flußrate des Kraftstoffes vom Hochdruck-Druckspeicher 3 zum Niederdruck-Druckspeicher 4 erhöht, um zwangsweise die Verringerung des Kraftstoffdrucks im Hochdruck-Druckspeicher 3 auszuführen, wodurch Erhöhung der Druckabnahmerate (Rate des Druckabfalls) ΔPb im Hochdruck-Druckspeicher 3 unterstützt wird, damit derselbe Kraftstoffdruck den angegebenen Pegel früh erreicht. Dadurch kann eine Ansprechverzögerung eines tatsächlichen Drucks im Bezug auf den angegebenen Druck des Hochdruck-Druckspeichers 3 minimiert und das Abgas sowie die Kraftstoffleistung verbessert werden.

Die Verringerung des Drucks im Hochdruck-Druckspeicher 3 wird durchgeführt, bis der Druck im Niederdruck-Druckspeicher 4 einen vorbestimmten Pegel erreicht hat, und bis die Zeit, während der das Wechselventil 5 geöffnet ist, einen Punkt in einer Zeit erreicht hat, die eine vorbestimmte Zeitdauer (ΔTaf + ΔTred) vor der des nachfolgenden Öffnungszeitpunkt des Einspritzers 9 ist. Wenn die Schließzeit des Wechselventils 5 auf die Zeit vor dem nachfolgenden Öffnungszeitpunkt des Einspritzers 9 um eine bestimmte Zeitperiode (ΔTaf + ΔTred) eingestellt ist, kann der Einspritzdruck am Einlaß des Einspritzers für die Zeit stabilisiert werden, zu der die Niederdruckeinspritzung begonnen wird, und die Niederdruckeinspritzung exzellent ausgeführt werden.

Wendet man sich wieder Fig. 7 zu, so beendet, wenn das Ergebnis der Ermittlung von Schritt S1 negativ (NEIN) ist, d. h. wenn eine Beurteilung gegeben ist, daß die Druckabnahmerate des angegebenen Drucks im Hochdruck-Druckspeicher 3 geringer ist als ein bestimmter Pegel, die elektronische Steuereinheit 8 die erste Übergangsbetriebsart und stellt die Betriebsart auf eine reguläre Betriebsart um (Schritt S3).

Wenn das Gaspedal vom Fahrer während des Betriebs der Maschine plötzlich gedrückt wird, mit anderen Worten, wenn ein Beschleunigungsbetrieb beispielsweise vom Maschinenbetriebszustand, der mit einem Buchstaben A in Fig. 9 gekennzeichnet ist, zum Zustand angefordert wird, der mit einem Buchstaben B gezeigt ist, erhöht sich eine Sollmaschinenlast plötzlich in schneller Abhängigkeit dieser Anforderung für einen Beschleunigungsbetrieb, wie es in Fig. 10 gezeigt ist, und der angegebene Wert, d. h. der angegebene Pegel des Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher 4 erhöht sich in Übereinstimmung mit dem plötzlichen Anstieg der Sollast. Wenn ein Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in der oben erwähnten regulären Betriebsart selbst in einem derartigen Übergangsbetrieb der Maschine ausgeführt wird, nimmt der tatsächliche Kraftstoffdruck im Niederdruck-Druckspeicher 4 geringfügig in einem beträchtlich verzögerten Zustand zu, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Wenn die Erzeugung eines Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher 4 derart verzögert wird, nachdem die Anforderung eines Beschleunigungsbetriebs in dieser Art erfolgt ist, kann die Niederdruckeinspritzung in Abhängigkeit der Änderung des Betriebszustandes der Maschine nicht ausgeführt und eine exzellente Maschinenleistung nicht erreicht werden.

Daher wird bei einem Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem gemäß der vorliegenden Erfindung, ein Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb eines Wechselventils in einer zweiten Übergangsbetriebsart, die sich von der oben erwähnten regulären Betriebsart unterscheidet, während eines Beschleunigungsbetriebs der Maschine ausgeführt, um die Erzeugung des Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher zu unterstützen und zu ermöglichen, daß eine geeignete Niederdruckeinspritzung früh ausgeführt wird (zweite Ausführungsform).

Während des Betriebs der Maschine in dieser Ausführungsform führt eine elektronische Steuereinheit 8 eine Steuerbetriebsart-Ermittlungsroutine, die in Fig. 11 gezeigt ist, in einem vorbestimmten Zyklus aus. In einer Berechnungsroutine für einen angegebenen Druck (nicht gezeigt), die parallel zu dieser Ermittlungsroutine ausgeführt wird, wird ein Sollwert (angegebener Wert) PLPSOLL eines Niederdruckkraftstoffs, der zum Betriebszustand der Maschine paßt, beispielsweise aus einem Kennfeld (nicht gezeigt) für einen Maschinenbetriebszustand und einen angegebenen Druck auf der Basis beispielsweise einer Maschinendrehzahl Ne und eines Gaspedalniederdrückumfangs Acc gewählt.

In der Ermittlungsroutine von Fig. 11 wird der Änderungsumfang des angegebenen Drucks vom vorangehenden Zyklus zum momentanen Zyklus auf der Basis eines angegebenen Drucks PLPSOLL(n) des Niederdruckkraftstoffes, der im momentanen Zyklus der oben erwähnten Berechnungsroutine berechnet wird, und einem berechneten Wert PLTSOLL(N-1) im vorhergehenden Zyklus desselben ermittelt. Eine Änderungsrate dPLPSOLL des angegebenen Drucks wird weiterhin ermittelt durch Dividieren dieses Änderungsumfangs des angegebenen Drucks durch einen Berechnungsroutinen-Ausführungszyklus. Diese Änderungsrate dPLPSOLL wird dann dahingehend überprüft, ob sie einen eingestellten Pegel überschreitet oder nicht (Schritt S11).

Der eingestellte Wert, der sich auf die Änderungsrate des angegebenen Drucks bezieht, ist eine Änderungsrate einer oberen zulässigen Grenze, die nicht das Auftreten einer nicht akzeptablen Verzögerung in einer Abhängigkeit des tatsächlichen Drucks im Bezug auf der Niederdruckkraftstoff verursacht, selbst wenn der Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in einer regulären Betriebsart ausgeführt wird, wobei diese Änderung im voraus, beispielsweise durch Ausführung von Versuchen, ermittelt wird. Wenn somit ein Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in einem Fall ausgeführt wird, bei dem die Änderungsrate des angegebenen Drucks den eingestellten Pegel überschreitet, tritt eine nicht akzeptable Verzögerung in einer Abhängigkeit des tatsächlichen Drucks im Bezug auf den angegebenen Druck auf, wobei eine Niederdruckeinspritzung, die zum Betriebszustand der Maschine paßt, in einigen Fällen nicht ausgeführt werden kann. Wenn die Änderungsrate des angegebenen Drucks nicht größer ist als der eingestellte Pegel, tritt eine nicht akzeptable Ansprechverzögerung nicht auf, selbst wenn ein Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in einer regulären Betriebsart ausgeführt wird, und es kann eine Niederdruckeinspritzung, die zum betriebszustand der Maschine paßt, ausgeführt werden. Wenn das Ergebnis der Beurteilung in Schritt S11 negativ (NEIN) ist, d. h. wenn die Änderungsrate des angegebenen Drucks nicht den eingestellten Pegel überschreitet, ist eine Ermittlung, daß eine Ansprechverzögerung, die die geeignete Niederdruckeinspritzung behindert, nicht auftritt, selbst wenn der Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in einer regulären Betriebsart ausgeführt wird, gegeben, und es werden der bereits beschriebene Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in einer regulären Betriebsart und der Kraftstoffeinspritz-Steuerbetrieb ausgeführt (Schritt S12).

Wenn in Schritt S11 ermittelt wird, daß die Änderungsrate des angegebenen Drucks den eingestellten Pegel überschreitet, wird eine Ausgabe PLP von einem Drucksensor, die den tatsächlichen Kraftstoffdruck im Niederdruck-Druckspeicher 4 beschreibt, gelesen und ermittelt (S13), ob der tatsächliche Druck PLP geringer ist als der angegebene Druck PLPSOLL oder nicht.

Wenn in Schritt S13 ermittelt wird, das der tatsächliche Druck PLP nicht geringer ist als der Druck PLPSOLL, wird entschieden, daß die Niederdruckeinspritzung ordnungsgemäß ausgeführt werden kann, selbst wenn der Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in einer regulären Betriebsart ausgeführt wird, so daß der Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselventils in der regulären Betriebsart und der Kraftstoffeinspritz-Steuerbetrieb ausgeführt werden (Schritt S12).

Wenn das Ergebnis der Ermittlung in Schritt S13 affirmativ (JA) ist, d. h. wenn in Schritt S13 ermittelt wird, daß der tatsächliche Druck PLP geringer ist als der angegebene Druck PLPSOLL, gefolgt von der Ermittlung in Schritt S11, daß die Änderungsrate des angegebenen Drucks den eingestellten Pegel überschreitet, wird entschieden, daß, wenn der Öffnungs- und Schließsteuerbetrieb des Wechselveniils in der regulären Betriebsart weiterhin ausgeführt wird, eine nicht akzeptable Ansprechverzögerung des tatsächlichen Drucks im Bezug auf den angegebenen Druck auftritt, wodurch es unmöglich ist, eine ordnungsgemäße Niederdruckseinspritzung auszuführen, so daß die Betriebsart zur einer zweiten Übergangsbetriebsart übergeht (Schritt S14).

In der zweiten Übergangsbetriebsart wird ein Einspritzzeitpunkt-Steuerumschaltventil 7 zu einem Zeitpunkt angesteuert, der das Erreichen einer Kraftstoffeinspritzdauer ermöglicht, die zum Betriebszustand der Maschine paßt, und der unter Druck gesetzte Kraftstoff in einer Kraftstoffkammer 12 wird von einem Düsenanschluß eines Einspritzers 9 eingespritzt, während das Umschaltventil 7 geöffnet ist. Die Öffnung eines Einspritzraten-Umschaltwechselventils 5 wird in derselben Weise zeitlich abgestimmt wie in einer regulären Betriebsart, wobei die Niederdruckeinspritzung zu diesem Zeitpunkt zur Hochdruckeinspritzung umgeschaltet wird. Der Zeitpunkt, zu dem das Wechselventil 5 geschlossen wird, wird auf den späteren Zeitpunkt eingestellt als in einer regulären Betriebsart. Bei dieser Ausführungsform wird eine vorbestimmte Zeitdauer ΔTe zwischen dem Kraftstoffeinspritz-Beendigungszeitpunkt (Zeitpunkt, zu dem ein Einspritzersteuersignal fällt) und der Wechselventil-Verschließzeit (Zeitpunkt, zu dem ein Wechselventil- Steuersignal fällt) um die Verlängerungszeit ΔTesad verlängert.

Demzufolge wird die Zeit zum Zuführen eines Druckkraftstoffes vom Hochdruck-Druckspeicher 3 zum Niederdruck-Druckspeicher 4 über die Kraftstoffleitung 10a und die Öffnung 6a länger als in einer regulären Betriebsart, wobei die Zufuhr des Druckkraftstoffs zum Niederdruck-Druckspeicher 4 zwangsweise ausgeführt wird, während das Wechselventil 5 geöffnet ist, seihst nachdem der Einspritzer 9 geschlossen ist. Demzufolge vergrößert sich ein erhöhter Anteil des Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher 4 in der zweiten Übergangsbetriebsart, wie es mit einer Vollinie in Fig. 12 gezeigt ist, verglichen mit dem Fall (Strichlinie), bei dem die Wechselventil-Öffnungszeitdauer nicht verlängert ist. Somit wird in der zweiten Übergangsbetriebsart die Bildung des Kraftstoffdrucks im Niederdruck- Druckspeicher 4 unterstützt, und der Kraftstoffdruck im zweiten Druckspeicher erreicht in einer kurzen Zeitdauer den angegebenen Wert, der dem Betriebszustand der Maschine in einer Übergangsbetriebsart entspricht.

Fig. 12 zeigt zur Veranschaulichung einen Fall, bei dem der Druck des Niederdruckkraftstoffes einen angegebenen Wert aufgrund der Verlängerung der Wech selventil-Öffnungszeitdauer in lediglich einem Kraftstoffeinspritzzyklus erreicht, der unmittelbar nach der Ausführung des Übergangs von der Betriebsart zur zweiten Übergangsbetriebsart folgt. Wenn eine Änderungsrate des angegebenen Wertes des Niederdruckkraftstoffes hoch ist, kann die Wechselventil-Öffnungszeitdauer in einigen Fällen in mehreren Kraftstoffeinspritzzyklen nach der Ausführung des Übergangs der Betriebsart zur zweiten Übergangsbetriebsart verlängert werden.

In dieser Ausführungsform ist die Verschlußzeit des Umschaltventils 5 auf die Zeit vor einer nachfolgenden Öffnung des Einspritzers 9 um eine Zeitdauer gleich der Summe einer vorbestimmten Dauer Tdra und einer Grenzdauer ΔTdra eingestellt. Die vorbestimmte Dauer Tdra entspricht der Zeit, die durch den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffleitung 10a, d. h. den Kraftstoff druck in der Verbrennungskammer (Einlaß des Einspritzers) des Einspritzers, in Anspruch genommen wird, nach dem Verschließen des Wechselventils 5 auf einen Pegel abzunehmen, bei dem die Niederdruckeinspritzung ausgeführt wird. Die vorbestimmte Dauer Tdra kann beispielsweise durch die Durchführung von Versuchen ermittelt werden.

Wenn das Wechselventil 5 somit vor dem nachfolgenden Kraftstoff-Einspritzstartzeitpunkt um wenigstens die vorbestimmte Dauer Tdra geschlossen wird, kann der Kraftstoffdruck am Einlaß des Einspritzers stabil auf einen Pegel eingestellt werden, der im wesentlichen gleich jenem des Niederdruckeinspritzdrucks ist. Demzufolge wird die Niederdruckeinspritzung, in jedem Kraftstoffeinspritzzyklus ordnungsgemäß ausgeführt und der Kraftstoffverbrauch sowie die Abgaseigenschaften verbessert.

Wenn in Schritt S13 der Ermittlungsroutine in Fig. 11 ermittelt wird, daß der tatsächliche Druck PLP im Niederdruck-Druckspeicher 4 den angegebenen Druck PLPSOLL überschreitet, wird entschieden, daß die Erzeugung eines Kraftstoffdrucks im Niederdruck-Druckspeicher 4 beendet ist, und die Betriebsart geht zu einer regulären Betriebsart über.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann in unterschiedlicher Art und Weise bgewandelt werden.

Beispielsweise wird in der zweiten Ausführungsform die Änderung der Rate des angegebenen Drucks direkt auf der Basis des Änderungsumfangs des momentanen und des vorangehenden angegebenen Drucks PLPSOLL ermittelt, und eine Feststellung, daß "eine Aufforderung für einen beschleunigten Betrieb gemacht ist", ist gegeben, wenn die Änderungsrate des angegebenen Drucks einen eingestellten Pegel überschritten hat, wobei die Betriebsart auf eine Übergangsbetriebsart umgestellt wird, wenn der tatsächliche Druck PLP geringer ist als der angegebene Pegel, um die Öffnungszeit des Wechselventils zu verlängern. Eine Feststellung, daß "eine Aufforderung für einen beschleunigten Betrieb gemacht ist", kann gegeben sein, wenn etwas anstelle der oben beschriebenen Änderungsrate, das für den Änderungsumfang des Betriebszustands einer Maschine kennzeichnend ist, wie etwa eine Änderungsrate des Gaspedalniederdrückumfangs, einen eingestellten Pegel überschritten hat. Mit anderen Worten kann die Änderungsrate des angegebenen Drucks indirekt auf der Basis des Gaspedalniederdrückumfangs ermittelt werden.

Natürlich können die erste und zweite Ausführungsform unabhängig voneinander oder beide gleichzeitig eingesetzt werden.


Anspruch[de]

1. Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsteuersystem, enthaltend:

einen ersten Druckspeicher (3), der einen Hochdruckkraftstoff, der durch eine Kraftstoffpumpe (1) unter Druck gesetzt wird, aufnehmen kann,

eine Kraftstoffeinspritzdüse (9), die mit dem ersten Druckspeicher (3) über eine Kraftstoffleitung (10a) verbunden ist und Kraftstoff in eine Brennkammer einer Maschine einspritzen kann,

ein Steuerventil (5), das dazu eingerichtet ist, die Abgabe des Hochdruckkraftstoffs im ersten Druckspeicher (3) in einen stromabwärtigen Abschnitt der Kraftstoffleitung (10a) zu steuern,

einen zweiten Druckspeicher (4), der einen Kraftstoff aufnehmen kann, dessen Druck geringer ist als der des Hochdruckkraftstoffes im ersten Druckspeicher (3), und der über eine Abzweigleitung (10b) mit dem Abschnitt der Kraftstoffleitung (10a) verbunden ist, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Steuerventils befindet, und

eine Kraftstoffsteuereinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, das Steuerventil (5) in der Mitte einer Zeitperiode zu öffnen, in der die Kraftstoffeinspritzdüse (9) geöffnet ist, das Steuerventil (5) gleichzeitig mit dem Verschließen der Kraftstoffeinspritzdüse (9) zu schließen und einen angegebenen Druck des Kraftstoffs im ersten Druckspeicher (3) gemäß dem Betriebszustand der Maschine einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffsteuereinrichtung (8) die Verschlußzeit des Steuerventils (5) verzögert, wenn eine Abnahmerate des angegebenen Drucks nicht geringer ist als ein vorbestimmter Pegel.

2. Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 1, bei dem die Kraftstoffsteuereinrichtung (8) den Schließzeitpunkt des Steuerventils (5) um eine vorbestimmte Zeitdauer vor dem Öffnungszeitpunkt der Kraftstoffeinspritzdüse (9) einstellt.

3. Ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 1 enthaltend:

einen ersten Druckspeicher (3), der dazu eingerichtet ist, einen Hochdruckkraftstoff aufzunehmen, der durch eine Kraftstoffpumpe (1) unter Druck gesetzt wird,

eine Kraftstoffeinspritzdüse (9), die mit dem ersten Druckspeicher (3) über eine Kraftstoffleitung (10a) verbunden ist und Kraftstoff in eine Verbrennungskammer einer Maschine einspritzen kann,

ein Steuerventil (5), das dazu eingerichtet ist, die Abgabe des Hochdruckkraftstoffs im ersten Druckspeicher (3) in einen stromabwärtigen Teil der Kraftstoff leitung (10a) zu steuern,

einen zweiten Druckspeicher (4), der einen Kraftstoff aufnehmen kann, dessen Druck geringer ist als der Hochdruckkraftstoff im ersten Druckbehälter (3), und der über eine Abzweigleitung (10b) mit dem Abschnitt der Kraftstoffleitung (10a) verbunden ist, der sich auf der stromabwärtigen Seite des Steuerventils (5) befindet, und

eine Kraftstoffsteuereinrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, das Steuerventil (5) in der Mitte einer Zeitperiode zu öffnen, in der die Kraftstoffeinspritzdüse (9) geöffnet ist, das Steuerventil (5) gleichzeitig mit dem Verschließen der Kraftstoffeinspritzdüse (9) zu schließen und einen angegebenen Druck (PLPSOLL), des Kraftstoffs im zweiten Druckspeicher (4) in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Maschine einzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffsteuereinrichtung (8) den Verschlußzeitpunkt des Steuerventils verzögert, wenn eine Änderungsrate des angegebenen Drucks (PLPSOLL) nicht geringer ist als ein vorbestimmter Pegel.

4. Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsteuersystem nach Anspruch 3, bei dem die Kraftstoffsteuereinrichtung (8) den Schließzeitpunkt des Steuerventils (5) um eine vorbestimmte Zeitdauer vor dem nachfolgenden Öffnungszeitpunkt der Kraftstoffeinspritzdüse (9) einstellt.







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