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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Steuergerät für einen Druck in einer Common-Rail (Common-Rail-Drucksteuergerät) zum Steuern des Drucks in einer Common-Rail, indem von einer Kraftstofflieferpumpe gelieferter Kraftstoff dosiert wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Kraftstoffeinspritzsystem mit diesem Steuergerät für einen Druck in einer Common-Rail. Die vorliegende Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Verfahren zum Steuern des Drucks in der Common-Rail.
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Beispielsweise offenbart die Druckschrift
JP 6-207 548 A ein Druckspeicher-Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Common-Rail zum Speichern von Kraftstoff, der von einer Kraftstofflieferpumpe geliefert wird, und zum Einspritzen des in der Common-Rail gespeicherten Kraftstoffs durch ein Kraftstoffeinspritzventil in einen Zylinder eines Verbrennungsmotors. In der Druckschrift
JP 6-207 548 A steuert ein Solenoidventil die Kommunikation einer Pumpenkammer der Kraftstofflieferpumpe, die den Kraftstoff ansaugt und mit Druck beaufschlagt, und einen Niederdruckkanal eines Kraftstoffeinlasses. In der Druckschrift
JP 6-207 548 A wird die Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs im Ansprechen auf ein Schließen des Solenoidventils in einem Kompressionstakt eines Kolbens gestartet. Der von der Kraftstofflieferpumpe gelieferte Kraftstoff wird gemäß einem Zeitpunkt dosiert, an dem das Solenoidventil in dem Kompressionstakt des Kolbens geschlossen ist. In der Druckschrift
JP 6-207 548 A wird in einem Startbetrieb eines Verbrennungsmotors das Solenoidventil in einem Ansaugtakt des Kolbens geöffnet, und das Solenoidventil wird in dem Kompressionstakt des Kolbens geschlossen. Dadurch kann im Startbetrieb des Verbrennungsmotors eine große Menge an Kraftstoff geliefert werden. Im Startbetrieb des Verbrennungsmotors wird eine große Menge an Kraftstoff zu der Common-Rail geführt, und dadurch kann der Druck in der Common-Rail schnell erhöht werden.
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Jedoch kann es im Startbetrieb des Verbrennungsmotors, wenn eine überschüssige Menge an Kraftstoff von der Kraftstofflieferpumpe zu der Common-Rail geliefert wird, geschehen, dass der Druck (der Common-Rail-Druck) in der Common-Rail übermäßig ansteigt, und folglich kann es sein, dass der Common-Rail-Druck zu stark ansteigt. Wenn der Common-Rail-Druck übermäßig im Startbetrieb des Verbrennungsmotors ansteigt, kann es sein, dass das Verbrennungsgeräusch und die Emission an NOX zunehmen.
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Als weiterer Stand der Technik offenbart die
US 2006-0266327 A eine Steuereinrichtung für einen Zylindereinspritzverbrennungsmotor mit einem Ventil am Einlass der Hochdruckkraftstoffpumpe.
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Die
DE 689 22 380 T2 offenbart eine Steuereinrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für einen Verbrennungsmotor für eine geeignete Kraftstoffdruckeinstellung beim Neustartvorgang.
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Die
DE 103 01 066 A1 offenbart ein Sammel-Kraftsstoffeinspritzsystem, bei der ein Pumpensteuerventil einen Startvorgang berücksichtigt.
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Die
JP 2003-041985 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die eine Änderung des Common-Rail-Drucks beim Motorstart berücksichtigt, um die Motorstartzeit zu verkürzen.
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Die
JP 2002-031014 A offenbart eine Steuerung einer Kraftsstoffeinspritzeinrichtung, bei der ein Solenoidventil für den Hochdruckkraftstoff beim Startvorgang geöffnet/geschlossen wird.
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Auch die
JP 62-07548 A offenbart eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bei der ein Solenoidventil für den Hochdruckkraftstoff beim Startvorgang geöffnet/geschlossen wird.
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Im Hinblick auf die vorstehend dargelegten und weiteren Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuergerät für den Druck einer Common-Rail zu schaffen, das dazu in der Lage ist, den Common-Rail-Druck im Startvorgang eines Verbrennungsmotors schnell ansteigen zu lassen, während eine übermäßige Zunahme des Common-Rail-Drucks vermieden wird. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsystem zu schaffen, dass das Steuergerät für den Druck der Common-Rail aufweist. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern des Drucks in der Common-Rail für einen Verbrennungsmotor zu schaffen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Steuergerät für den Druck einer Common-Rail für ein Kraftstoffeinspritzsystem geschaffen, das eine Kraftstofflieferpumpe zum Liefern von Kraftstoff zu einer Common-Rail und ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff, der in der Common-Rail gespeichert worden ist, zu einem Zylinder eines Verbrennungsmotors aufweist, wobei das Steuergerät für den Druck der Common-Rail so aufgebaut ist, dass es ein Dosierventil zum Dosieren von Kraftstoff, der von der Kraftstofflieferpumpe geliefert worden ist, so handhabt, dass der Druck in der Common-Rail gesteuert wird, wobei das Steuergerät für den Druck in der Common-Rail eine Schaltzustandsbestimmungseinrichtung aufweist zum Bestimmen, ob eine Schaltbedingung erfüllt ist: Das Steuergerät für den Druck in der Common-Rail weist des Weiteren eine Öffnungssteuereinrichtung auf zum Steuern einer elektrischen Stromstärke, die zu dem Dosierventil geliefert wird, um ein Öffnen des Dosierventils zu handhaben. Die Öffnungssteuereinrichtung legt zunächst das Öffnen des Dosierventils bei einem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand in einem Startbetrieb des Verbrennungsmotors fest. Die Öffnungssteuereinrichtung schaltet anschließend das Öffnen des Dosierventils von dem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand zu einer vorbestimmten Öffnung, die geringer (kleiner) als die Öffnung in dem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand ist, und zwar im Ansprechen auf ein Bestimmen, der Schaltbedingungsbestimmungseinrichtung, dass die Schaltbedingung erfüllt ist.
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Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern des Drucks in einer Common-Rail für einen Verbrennungsmotor geschaffen, wobei das Verfahren aufweist, dass eine Öffnung eines Dosierventils bei einem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand in einem Startbetrieb des Verbrennungsmotors so eingestellt wird, dass eine Menge an Kraftstoff gesteuert wird, die von einer Kraftstofflieferpumpe geliefert wird, durch das Dosierventil dosiert wird und in der Common-Rail gespeichert wird. Das Verfahren weist des Weiteren auf, dass die Öffnung des Dosierventils von dem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand zu einer vorbestimmten Öffnung, die kleiner als die Öffnung in dem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand ist, geschaltet wird, wenn die Schaltbedingung erfüllt ist.
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Die vorstehend dargelegten und weiteren Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervor.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.
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2 zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer zu einem Dosierventil gelieferten, elektrischen Stromstärke und einer Kraftstoffströmungsmenge.
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3 zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Öffnung des Dosierventils und dem Druck in der Common-Rail in einem Startvorgang eines Verbrennungsmotors.
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4 zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Kraftstofftemperatur und einer vorbestimmten Öffnung des Dosierventils.
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5A zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung und der Änderung des Drucks in der Common-Rail gemäß der Kraftstofftemperatur, und 5B zeigt eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Kraftstofftemperatur und einem vorbestimmten Druck.
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6 zeigt ein Flussdiagramm eines Common-Rail-Drucksteuervorgangs beim Startbetrieb des Verbrennungsmotors.
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7 zeigt eine graphische Darstellung der Beziehung und der Änderung des Drucks in der Common-Rail im Startbetrieb des Verbrennungsmotors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Kraftstoffeinspritzsystem
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1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzsystem gemäß dem vorliegenden ersten Ausführungsbeispiel. Beispielsweise liefert ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 Kraftstoff zu einem mit vier Zylindern ausgestatteten Dieselverbrennungsmotor 2 eines Kraftfahrzeugs. Das, Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist eine Hochdruckpumpe 14, eine Common-Rail 20, ein Kraftstoffeinspritzventil 30 und eine elektronische Steuereinheit (ECU) 40 auf. Die Hochdruckpumpe 14 liefert unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu der Common-Rail 20. Die Common-Rail 20 speichert den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe 14 geliefert wird. Das Kraftstoffeinspritzventil 30 spritzt den unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, der von der Common-Rail 20 geliefert wird, in jeden Zylinder des Verbrennungsmotors 2 ein. Die elektronische Steuereinheit (ECU) 40 steuert das Kraftstoffeinspritzsystem 10. Die Hochdruckpumpe 14 weist eine Zuführpumpe auf zum Pumpen von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12. Die Hochdruckpumpe 14 als eine Kraftstofflieferpumpe hat einen im Allgemeinen bekannten Aufbau und weist Kolben auf, die sich jeweils im Ansprechen auf eine Drehung eines Nockens einer Nockenwelle des Verbrennungsmotors hin- und hergehend bewegen, um Kraftstoff, der in eine Kompressionskammer der Hochdruckpumpe 14 angesaugt worden ist, mit Druck zur beaufschlagen. In der Hochdruckpumpe 14 sind eine Vielzahl an Kolben um einen Nocken herum angeordnet. Ein Dosierventil 16 als ein Dosieraktuator ist an der Seite eines Einlasses der Hochdruckpumpe 14 vorgesehen. Das Dosierventil 14 wird mit einer elektrischen Stromstärke beliefert, und die elektrische Stromstärke wird so gesteuert, dass der in die Hochdruckpumpe 14 angesaugte Kraftstoff in einem Ansaugtakt der Hochdruckpumpe 14 dosiert wird. Wie dies in 2 gezeigt ist, ist das Dosierventil 16 ein normalerweise offenes Ventil, das im Wesentlichen gänzlich offen ist, wenn die zu dem Dosierventil 16 gelieferte elektrische Stromstärke Null beträgt. Die Menge an Kraftstoff, die von der Hochdruckpumpe 14 unter Druck zugeführt wird, kann gesteuert werden, indem der in die Hochdruckpumpe 14 gesaugte Kraftstoff dosiert wird.
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Die Common-Rail 20 ist mit einem Drucksensor 22 und einem Druckbegrenzer 24 versehen. Der Drucksensor 22 erfasst den Druck (den Common-Rail-Druck) des Kraftstoffs im Drucksensor 22. Der Druckbegrenzer 24 öffnet, um den Kraftstoff zu dem Kraftstofftank 12 zurückkehren zu lassen, wodurch der Common-Rail-Druck verringert wird, wenn der Common-Rail-Druck übermäßig ansteigt. Der Drucksensor 22 ist gleichwertig einer Kraftstoffdruckerfassungseinrichtung. Der Verbrennungsmotor 2 ist mit einem Kurbelsensor 32 und einem Nockensensor 34 zum Erfassen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 2 versehen. Der Kurbelsensor 32 erfasst einen Kurbelwinkel des Verbrennungsmotors 2. Der Nockensensor 34 bestimmt beispielsweise einen Verbrennungszustand eines Zylinders der vier Zylinder. Die ECU 40 erfasst den Kurbelwinkel auf der Grundlage eines Abgabesignals des Kurbelsensors 32, wodurch die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 erlangt wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 weist des Weiteren andere Sensoren zum Erfassen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 2 auf. Beispielsweise weist das Kraftstoffeinspritzsystem 10 des Weiteren einen Gaspedalsensor, der eine Gaspedalposition (ACCP) erfasst, die einer Handhabung eines Gaspedals entspricht, einen Temperatursensor, der die Temperatur der Einlassluft (Einlasslufttemperatur), die Temperatur des Kühlwassers (Wassertemperatur) und die Temperatur des Kraftstoffs (Kraftstofftemperatur) erfasst, und dergleichen auf.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 30 ist ein Solenoidventil mit einem im Allgemeinen bekannten Aufbau, in dem beispielsweise ein Anhebevorgang einer Düsennadel zum Öffnen und Schließen eines Düsenlochs gemäß dem in einer Steuerkammer herrschenden Druck gesteuert wird. Wenn das Kraftstoffeinspritzventil 30 Kraftstoff einspritzt, steht die Steuerkammer mit einer Niedrigdruckkomponente (Bauteil) in Kommunikation, und dadurch kehrt unter hohem Druck stehender Kraftstoff, der von der Common-Rail 20 zu der Steuerkammer geliefert wird, teilweise zu der Niederdruckkomponente zurück. Bei dem gegenwärtigen Vorgang nimmt der Kraftstoffdruck in der Steuerkammer ab, und dadurch wird die Düsennadel angehoben. Kraftstoff kehrt von der Steuerkammer des Kraftstoffeinspritzventils 30 zu der Niederdruckkomponente wie beispielsweise der Kraftstofftank 12 an einer Niedrigdruckseite zurück.
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Die ECU 40 des Steuergerätes für den Druck der Common-Rail weist einen Mikrocomputer auf, der eine CPU, einen ROM, einen RAM, einen Flash-Memory und dergleichen aufweist. Die ECU 40 empfängt Erfassungssignale von verschiedenen Sensoren inklusive dem Drucksensor 22, dem Kurbelsensor 32 und dem Nockensensor 34, wodurch der Betriebszustand des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Beispielsweise steuert die ECU 40 die Menge an Kraftstoff, die von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird, das Kraftstoffeinspritzen aus dem Kraftstoffeinspritzventil 30, eine Kraftstoffeinspritzzeit, ein Muster einer Mehrstufeneinspritzung und dergleichen. In der Mehrstufeneinspritzung werden beispielsweise eine Haupteinspritzung, eine Piloteinspritzung vor der Haupteinspritzung, eine Nacheinspritzung nach der Haupteinspritzung und dergleichen ausgeführt. Die ECU 40 steuert eine elektrische Stromstärke (elektrischer Strom), die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, durch eine Impulsbreitenmodulationssteuerung (PWM-Steuerung) so, dass der von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführte Kraftstoff dosiert wird, wodurch der Druck in der Common-Rail gesteuert wird. Die elektrische Stromstärke, die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, erhöht sich im Ansprechen auf eine Zunahme des Zyklusverhältnis der PWM-Steuerung. Das Dosierventil 16 ist ein normalerweise offenes Ventil. Daher ist, wie dies in 2 gezeigt ist, wenn das Zyklusverhältnis der PWM-Steuerung auf Null gesetzt ist, um die elektrische Stromstärke auf Null zu verringern, das Dosierventil 16 im Wesentlichen in dem gänzlich offenen Zustand, und dadurch nimmt die Strömungsmenge des Kraftstoffs bis zu dem maximalen Wert zu. Alternativ schließt, wenn das Zyklusverhältnis der PWM-Steuerung so erhöht wird, dass die elektrische Stromstärke zunimmt, das Dosierventil 16 allmählich ausgehend von dem gänzlich offenen Zustand, und dadurch nimmt die Strömungsmenge des Kraftstoffs ab. Der Druck in der Common-Rail erhöht sich im Ansprechen auf das Öffnen des Dosierventils 16 und die Zunahme der Strömungsmenge des Kraftstoffs, der von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird. Im Gegensatz dazu nimmt der Druck in der Common-Rail im Ansprechen auf das Schließen des Dosierventils 16 und die Abnahme der Strömungsmenge des Kraftstoffs, der von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird, ab. Bei dem vorliegenden Aufbau steuert die ECU 40 den Druck der Common-Rail, indem das Dosierventil 16 so gehandhabt wird, dass die Strömungsmenge des Kraftstoffs dosiert wird, der von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird.
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In 2 zeigt eine gestrichelte Linie 200 die maximale Strömungscharakteristik für die elektrische Stromstärke, die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, im Hinblick auf eine individuelle Differenz, einer durch ein Altern hervorgerufene Variation und dergleichen. Eine durchgehende Linie 210 zeigt den Mittelwert der Strömungscharakteristik. Die ECU 40 steuert das Dosierventil 16 unter Berücksichtigung der maximalen Strömungscharakteristik, die durch die gestrichelte Linie 200 gezeigt wird. Die ECU 40 arbeitet als die folgenden Einrichtungen, indem ein Steuerprogramm ausgeführt wird, das durch den ROM oder den Flash-Memory beispielsweise gespeichert wird.
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Druckbestimmungseinrichtung
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Die ECU 40 erlangt den Druck der Common-Rail von dem Abgabesignal des Drucksensors 22. Die ECU 40 bestimmt, ob der Druck der Common-Rail auf einen vorbestimmten Druck (kinjpc) erhöht wird, nachdem der Verbrennungsmotor 2 gestartet worden ist.
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Schaltbedingungsbestimmungseinrichtung
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Wenn die Druckbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Druck der Common-Rail auf den vorbestimmten Druck kinjpc erhöht wird, nachdem der Verbrennungsmotor 2 gestartet worden ist, bestimmt die ECU 40, dass eine Schaltbedingung (Wahlbedingung) erfüllt ist. Wenn die Schaltbedingung erfüllt ist, handhabt die ECU 40 das Dosierventil 16 bei einem vorbestimmten Öffnungsgrad, der kleiner als die Öffnung des Durchtrittsbereiches von diesem in dem gänzlich offenen Zustand ist, nachdem das Dosierventil 16 bei dem gänzlich offenen Zustand während des Startvorgangs des Verbrennungsmotors 2 gehandhabt worden ist. Gemäß dem vorliegenden Vorgang wird bestimmt, ob die Schaltbedingung, bei der das Öffnen des Dosierventils 16 von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung gehandhabt wird, erfüllt ist und zwar auf der Grundlage des Drucks in der Common-Rail, der von dem Abgabesignal des Drucksensors 22 erlangt wird. Daher kann ein Zeitpunkt (Schaltzeitpunkt), bei dem das Öffnen des Dosierventils 16 gewählt wird und zu der vorbestimmten Öffnung geschaltet wird, mit einer hohen Genauigkeit beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 bestimmt werden. Somit kann der Druck der Common-Rail mit einer hohen Genauigkeit gesteuert werden.
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Öffnungssteuereinrichtung
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Vorzugsweise wird, wie dies durch eine durchgehende Linie 220 in 3 dargestellt ist, der Druck der Common-Rail schnell auf einen Zieldruck (Solldruck) im Startbetrieb des Verbrennungsmotors 2 so erhöht, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffeinspritzventil 30 sofort eingespritzt wird. Gemäß dem vorliegenden Vorgang steuert, wenn eine Zündvorrichtung beispielsweise durch ein Drehen eines Zündschalters zu einer Startposition betätigt wird, die ECU 40 zunächst das Zyklusverhältnis der PWM-Steuerung bei im Wesentlichen Null, um so die elektrische Stromstärke, die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, auf im Wesentlichen Null zu steuern. Dadurch wird das Dosierventil 16 bei dem gänzlich offenen Zustand gehandhabt, und eine maximale Strömung an Kraftstoff wird von dem Dosierventil 16 in die Kompressionskammer der Hochdruckpumpe 14 gesaugt. Somit nimmt, wie dies durch eine durchgehende Linie 230 gezeigt ist, der Druck in der Common-Rail zu. In dem vorliegenden Zustand wird, wenn das Dosierventil 16 bei dem gänzlich offenen Zustand gehalten wird, der Druck in der Common-Rail so erhöht, dass er größer als der Solldruck ist. Folglich überschreitet, wie dies durch die durchgehende Linie 230 dargestellt ist, der Common-Rail-Druck den Solldruck (Zieldruck).
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Wenn daher die Druckbestimmungseinrichtung bestimmt, dass der Druck in der Common-Rail, der auf der Grundlage des Abgabesignals des Drucksensors 22 erlangt wird, bis zu dem vorbestimmten Druck (kinjpc) sich erhöht, erhöht die ECU 40 das Zyklusverhältnis der PWM-Steuerung so, dass die zu dem Dosierventil 16 gelieferte elektrische Stromstärke von Null ausgehend erhöht wird. Somit steuert die ECU 40 das Dosierventil 16 bei der vorbestimmten Öffnung, die kleiner als die Öffnung bei dem gänzlich offenen Zustand ist. Somit nimmt die Menge an Kraftstoff, die zu der Hochdruckpumpe 14 strömt, ab, und dadurch nimmt die Menge an Kraftstoff ab, die von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird. Daher wird, wie dies durch die gestrichelte Linie 240 dargestellt ist, die Erhöhungsrate des Drucks in der Common-Rail im Vergleich zu der Erhöhungsrate verringert, die durch die durchgehende Linie 230 bei dem gänzlich offenen Zustand gezeigt ist.
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In 3 tritt eine Zeitverzögerung Δt anschließend an einen Zeitpunkt, bei dem das Dosierventil 16 mit der elektrischen Stromstärke beliefert wird und bei der vorbestimmten Öffnung ausgehend von dem gänzlich offenen Zustand gesteuert wird, und vor einem Zeitpunkt auf, bei dem die Erhöhungsrate des Drucks der Common-Rail zuzunehmen beginnt. Wie dies durch die nachstehend dargelegte Formel (1) definiert ist, wird die Zeitverzögerung Δt hauptsächlich durch drei Faktoren (dta, dtb, dtc) bestimmt. Δt = dta + dtb + dtc (1)
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Der Ausdruck dta ist eine Zeitspanne, die verstrichen ist, um Kraftstoff von dem Dosierventil 16 in die Kompressionskammer zu saugen. Der Ausdruck dtb ist eine Zeitspanne, die verstrichen ist, damit der Kraftstoff mit Druck beaufschlagt wird und der Kraftstoff per Druck zugeführt wird, nachdem der Kraftstoff in die Kompressionskammer gesaugt worden ist. Der Ausdruck dtc ist eine Zeitspanne, die verstrichen ist, damit der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 zu der Common-Rail 20 strömt. Die Zeitverzögerung Δt wird erhalten, indem ein Experiment oder dergleichen zuvor ausgeführt wird. Der vorbestimmte Druck (kinjpc), bei dem die Öffnung des Dosierventils gewählt und geschaltet wird, wird auf der Grundlage der Zeitverzögerung Δt in der Formel (1), der Wassertemperatur und dergleichen bestimmt.
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Öffnungseinstelleinrichtung
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Die ECU 40 bestimmt und stellt die vorbestimmte Öffnung ein, zu der die ECU 40 die Öffnung des Dosierventils 16 wählt und schaltet, und zwar ausgehend von dem gänzlich offenen Zustand auf der Grundlage der Wassertemperatur oder der Kraftstofftemperatur während des Startbetriebs des Verbrennungsmotors 2. Wenn die Wassertemperatur hoch wird, wird die Temperatur des Kraftstoffs hoch, und dadurch nimmt die Viskosität des Kraftstoffs ab. Wenn die Viskosität des Kraftstoffs abnimmt, nimmt beispielsweise die Menge an Kraftstoff, die von einer Hochdruckkomponente (Bauteil) zu der Niederdruckkomponente durch einen Gleitabschnitt zwischen dem Kolben und der Hochdruckpumpe 14 und dem Zylinder austritt, zu. Folglich nimmt, wenn die Temperatur des Kraftstoffs hoch wird, die Menge an Kraftstoff, die von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird, unter der Voraussetzung ab, dass die Öffnung des Dosierventils 16 konstant bleibt. Daher wird, wie dies in 4 gezeigt ist, wenn die Temperatur des Kraftstoffs (die Wassertemperatur) hoch wird, die vorbestimmte Öffnung, zu der die Öffnung des Dosierventils 16 gewählt und ausgehend von den gänzlich offenen Zustand geschaltet wird, erhöht (nimmt zu). Dadurch kann eine Verringerung der Menge an Kraftstoff, die von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird, was durch die Zunahme der Temperatur des Kraftstoffs bewirkt wird, eingeschränkt werden.
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Die ECU 40 kann die Kraftstofftemperatur auf der Grundlage der Wassertemperatur abschätzen. Alternativ kann die ECU 40 die Kraftstofftemperatur erfassen und sie kann die vorbestimmte Öffnung auf der Grundlage der erfassten Kraftstofftemperatur einstellen.
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Druckeinstelleinrichtung
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Die ECU 40 bestimmt und stellt den vorbestimmten Druck (kinjpc), bei dem die ECU 40 die Öffnung des Dosierventils 16 von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung wählt und schaltet, auf der Grundlage der Wassertemperatur oder der Kraftstofftemperatur beim Startbetrieb. des Verbrennungsmotors 2 ein. Wenn die Kraftstofftemperatur hoch wird und dadurch die Viskosität des Kraftstoffs abnimmt, nimmt die Menge an von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführtem Kraftstoff ab. Somit verringert sich die Erhöhungsrate des Drucks in der Common-Rail im Ansprechen auf eine Verringerung der Menge an Kraftstoff, die von der Hochdruckpumpe 14 per Druck zugeführt wird. Daher wird, wie dies in 5A gezeigt ist, unter einer Voraussetzung, dass der vorbestimmte Druck (kinjpc), wenn die Öffnung des Dosierventils 16 von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung geschaltet wird, unabhängig von der Kraftstofftemperatur konstant ist, eine Zunahmecharakteristik des Drucks in der Common-Rail, die durch die gestrichelte Linie 240 gezeigt ist, in einem Umgebungstemperaturzustand zu einer Charakteristik, die durch eine gestrichelte Linie 250 gezeigt ist, im Ansprechen auf eine Erhöhung der Temperatur des Kraftstoffs. Folglich wird die Zeitspanne, die verstreicht, damit der Druck in der Common-Rail zu dem Solldruck zunimmt, lang.
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Daher stellt, wie dies in 58 dargestellt ist, die ECU 40 den vorbestimmten Druck (kinjpc) bei einem höheren Druck ein, wenn die Temperatur des Kraftstoffs von der Wassertemperatur hoch wird. Gemäß dem vorliegenden Vorgang kann, wie dies durch eine Strichpunktlinie mit zwei kurzen Strichen 252 in 5A gezeigt ist, der Druck der Common-Rail unter der Bedingung bedeutsam zunehmen, bei der das Dosierventil 16 in dem gänzlich offenen Zustand ist, und zwar so, dass der Druck der Common-Rail nicht beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 eine Überschreitung bewirkt. Folglich kann eine Verringerung der Zunahmerate des Drucks der Common-Rail, die durch die Erhöhung der Kraftstofftemperatur bewirkt wird, ausgeglichen werden, und dadurch kann der Druck der Common-Rail sofort auf den Solldruck zunehmen.
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Common-Rail-Drucksteuerung beim Startvorgang
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In einer Common-Rail-Drucksteuerung wird das Dosierventil 16 so gehandhabt, dass der Druck der Common-Rail beim Startvorgang des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Eine Common-Rail-Drucksteuerroutine ist nachstehend unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Die Common-Rail-Drucksteuerung wird bei dem Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 ausgeführt.
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Common-Rail-Drucksteuervorgang
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Bei dem Schritt S300 in 6 dreht, wenn beispielsweise der Zündschalter zu der Startposition gehandhabt wird, die ECU 40 eine Startervorrichtung zum Starten eines Ankurbelvorgangs des Verbrennungsmotors 2. Bei dem Schritt S302 bestimmt die ECU 40, ob Sensorsignale des Kurbelsensors und des Nockensensors in angemessener Weise ausgegeben und synchronisiert werden. Wenn die Sensorsignale des Kurbelsensors und des Nockensensors synchronisiert sind, erfolgt eine bejahende Bestimmung bei dem Schritt S302. In diesem Fall führt bei dem Schritt S304 die ECU 40 eine normale Steuerung der Öffnung des Dosierventils 16 so aus, dass eine Rückführ-Steuerung (Regelung) des Drucks der Common-Rail gemäß der Differenz zwischen dem tatsächlichen Common-Rail-Druck, den der Drucksensor 22 erfasst, und dem Soll-Common-Rail-Druck ausgeführt wird. Wenn die Sensorsignale des Kurbelsensors und des Nockensensors nicht synchronisiert sind, erfolgt eine negative Bestimmung bei dem Schritt S302. In diesem Fall bestimmt bei dem Schritt S306 die ECU 40, ob der tatsächliche (derzeitige) Common-Rail-Druck (RP), den der Drucksensor 22 erfasst, größer als der vorbestimmte Druck (kinjpc) ist. Wenn der derzeitige Common-Rail-Druck (RP) geringer als der vorbestimmte Druck (kinjpc) ist, erfolgt eine negative Bestimmung bei dem Schritt S306. In diesem Fall setzt bei dem Schritt S308 die ECU 40 die elektrische Stromstärke, die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, auf die elektrische Stromstärke für das gänzlich erfolgende Öffnen, durch die das Dosierventil 16 so gesteuert wird, dass sich ein gänzlich offener Zustand einstellt. Das Dosierventil 16 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das normalerweise offene Ventil, und daher ist die elektrische Stromstärke für das gänzlich erfolgende Öffnen, durch die sich das Dosierventil 16 im gänzlich offenen Zustand befindet, im Wesentlichen Null. Somit kehrt der Vorgang der ECU 40 zu dem Schritt S302 zurück. Wenn der derzeitige Common-Rail-Druck (RP) gleich wie oder größer als der vorbestimmte Druck (kinjpc) ist, erfolgt eine positive Bestimmung bei dem Schritt S306. In diesem Fall erlangt bei dem Schritt S310 die ECU 40 die elektrische Stromstärke, die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, aus einer Datenzuordnung (Datentabelle), oder dergleichen gemäß der vorbestimmten Öffnung und der Wassertemperatur. Somit kehrt der Vorgang der ECU 40 zu dem Schritt S302 zurück.
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ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
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Gemäß dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel weist die ECU 40 eine Druckerhöhungsratenerfassungseinrichtung und eine Schaltzeitpunkteinstelleinrichtung auf zum Bestimmen des Schaltzeitpunktes, bei dem die ECU 40 die Öffnung des Dosierventils 16 wählt und schaltet von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung.
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Druckerhöhungsratenerfassungseinrichtung
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Wie dies in 7 dargestellt ist, startet beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 die ECU 40 den Ankurbelvorgang des Verbrennungsmotors 2, während das Dosierventil 16 beim gänzlich offenen Zustand gesteuert wird. Folglich berechnet und erfasst die ECU 40 die Zunahmerate oder Erhöhungsrate (p1/T1) des Drucks in der Common-Rail gemäß dem Common-Rail-Druck p1, der in vorbestimmten Zeitspanne T1 zunimmt.
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Schaltzeitpunkteinstelleinrichtung
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Die ECU 40 berechnet eine Zeitspanne T, die der Druck der Common-Rail benötigt, um zu dem Solldruck p2 des Common-Rail-Drucks unter der Bedingung zuzunehmen, bei der das Dosierventil 16 im gänzlich offenen Zustand ist, aus der folgenden Formel (2) unter Verwendung der Zunahmerate (p1/T1). T = p2/(p1/T1) = p2 × (T1/p1) (2)
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Der vorbestimmte Druck (kinjpc), bei dem die Öffnung des Dosierventils 16 von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung derart geschaltet wird, dass der Common-Rail-Druck keine Überschreitung aufweist, wird bestimmt, um die folgende Formel (3) zu erfüllen. Der vorbestimmte Druck (kinjpc) wird unter Berücksichtigung der Zeitverzögerung Δt bestimmt, die der Common-Rail-Druck benötigt, um sich nach dem Schalten der Öffnung des Dosierventils 16 zu ändern. T – Δt > kinjpc × (T1/p1)
p2 × (T1/p1) – Δt > kinjpc × (T1/p1)
p2 – Δt × (p1/T1) > kinjpc (3)
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Die ECU 40 bestimmt den vorbestimmten Druck (kinjpc) mit einem Grenzwert, der die Formel (3) erfüllt, auf der Grundlage eines Sicherheitsfaktors, einer vorhergesagten Erhöhungsrate des Common-Rail-Drucks, wenn die Öffnung des Dosierventils 16 aus dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung verringert wird, und dergleichen. Der Sicherheitsfaktor wird derart bestimmt, dass der Druck der Common-Rail nicht eine Überschreitung ausführt. Der vorbestimmte Druck (kinjpc) bezieht sich auf einen Schaltzeitpunkt, bei dem die Öffnung des Dosierventils von dem gänzlich geöffneten Zustand zu der vorbestimmten Öffnung geschaltet wird. Der vorbestimmte Druck (kinjpc) wird auf der Grundlage der Erhöhungsrate (p1/T1) des Common-Rail-Drucks bestimmt, die auf der Grundlage des Abgabesignals des Drucksensors 22 berechnet wird. Daher wird der vorbestimmte Druck (kinjpc) unter Berücksichtigung einer Änderung der Strömungscharakteristik der Hochdruckpumpe 14, die durch eine Änderung der Temperatur des Kraftstoffs bewirkt wird, einer Individualdifferenz des Dosierventils 16, eines Alterns und dergleichen bestimmt. Bei dem vorliegenden Aufbau kann die Öffnung des Dosierventils 16 in geeigneter Weise von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung gemäß dem Zuführzustand der Hochdruckpumpe 14 geschaltet werden.
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Gemäß dem vorliegenden zweiten Ausführungsbeispiel wird die Öffnung des Dosierventils 16 zunächst bei dem gänzlich offenen Zustand so gesteuert, dass die Gesamtmenge an Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 14 zu der Common-Rail 20 beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 zugeführt wird. Somit erhöht sich der Druck in der Common-Rail schnell beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2. Wenn der Druck in der Common-Rail sich bis zu dem vorbestimmten Druck (kinjpc) erhöht, wird das Dosierventil 16 auf die vorbestimmte Öffnung eingestellt, die kleiner als die Öffnung beim gänzlich offenen Zustand ist. Somit kann die Erhöhungsrate des Drucks in der Common-Rail verringert werden. Folglich kann der Druck der Common-Rail davor bewahrt werden, dass er den Soll-Druck überschreitet.
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ANDERE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel werden der vorbestimmte Druck (kinjpc), bei dem die Öffnung des Dosierventils 16 von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 geschaltet wird, und die vorbestimmte Öffnung auf der Grundlage der Wassertemperatur und/oder der Kraftstofftemperatur bestimmt. Alternativ kann zumindest ein Wert des vorbestimmten Drucks (kinjpc) und/oder der vorbestimmten Öffnung ein konstanter Wert sein unabhängig von der Wassertemperatur und der Kraftstofftemperatur.
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Gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist das Dosierventil 16 an dem Einlass der Hochdruckpumpe 14 vorgesehen, um den Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wird, gemäß seiner Öffnung zu dosieren, indem der in die Hochdruckpumpe 14 gesaugte Kraftstoff dosiert wird. Es ist ausreichend, dass das Dosierventil den Kraftstoff, der von der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wird, gemäß seiner Öffnung dosiert. Daher kann das Dosierventil an dem Auslass der Hochdruckpumpe vorgesehen sein, um den von der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoff zu dosieren.
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Gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen wird das Dosierventil 16 zunächst bei dem gänzlich offenen Zustand beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 gesteuert. Danach wird bestimmt, dass die Schaltbedingung erfüllt ist, wenn der Druck in der Common-Rail zu dem vorbestimmten Druck (kinjpc) zunimmt, und dadurch wird das Dosierventil 16 von dem gänzlich offenen Zustand zu der vorbestimmten Öffnung geschaltet. Alternativ kann beispielsweise die Schaltbedingung als erfüllt bestimmt werden und kann das Dosierventil 16 von dem gänzlich offenen Zustand so zu der vorbestimmten Öffnung geschaltet werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 verstrichen ist.
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Gemäß den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen weist die ECU 40 die Schaltbedingungsbestimmungseinrichtung, die Öffnungssteuereinrichtung, die Öffnungseinstelleinrichtung, die Druckbestimmungseinrichtung, die Druckeinstelleinrichtung, die Druckerhöhungsratenerfassungseinrichtung und die Schaltzeitpunkteinstelleinrichtung auf, die jeweils durch das Steuerprogramm definiert sind. Alternativ kann zumindest ein Teil der Funktion dieser Einrichtungen durch eine Hardware bewirkt werden, die elektronische Schaltungen aufweist.
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In dieser Weise ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern ist auf verschiedene Ausführungsbeispiele innerhalb des Umfangs der Erfindung anwendbar.
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Die vorstehend dargelegten Abläufe wie beispielsweise die Berechnungen und Bestimmungen sind nicht darauf beschränkt, dass sie durch die ECU 40 ausgeführt werden. Die Steuereinheit kann verschiedene Strukturen aufweisen, die die dargestellte ECU 40 als ein Beispiel haben. Die Funktionen der Einrichtungen (Einheiten) können unter Verwendung einer Hardware mit Funktionen, die durch ihren Aufbau bestimmt sind, einer Hardware mit Funktionen, die durch ein Programm spezifiziert sind, oder eine Kombination aus diesen Hardwareeinrichtungen bewirkt werden. Die vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiele sind nicht auf eine analoge Schaltung beschränkt, die Einrichtungen zum Handhaben von analogen Signalen aufweist, die so aufgebaut sind, dass sie die Vorgänge wie beispielsweise das Vergleichen, das Verstärken und andere Vorgänge unter Verwendung von analogen Größen ausführen. Beispielsweise kann zumindest ein Teil der Signale in den Schaltungsstrukturen der vorstehend dargelegten Ausführungsbeispiele in digitale Signale umgewandelt werden, und im Wesentlichen die gleichen Vorgänge wie beispielsweise das Vergleichen, das Verstärken und die anderen Vorgänge können unter Verwendung der umgewandelten digitalen Signale ausgeführt werden, indem ein Mikrocomputer, eine programmierbare Logikschaltung und dergleichen angewendet werden.
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Beispielsweise können die vorstehend dargelegten Vorgänge wie beispielsweise die Berechnungen und Bestimmungen durch irgendeine Software, eine elektrische Schaltung, eine mechanische Vorrichtung und dergleichen und Kombinationen aus ihnen ausgeführt werden. Die Software kann in einem Speichermedium gespeichert sein und kann über eine Übertragungsvorrichtung wie beispielsweise eine Netzwerkvorrichtung übertragen werden. Die elektrische Schaltung kann eine integrierte Schaltung sein und kann eine diskrete Schaltung sein wie beispielsweise eine Hardwarelogik, die mit elektrischen oder elektronischen Elementen oder dergleichen konfiguriert ist. Die Elemente, die die vorstehend erläuterten Vorgänge bewirken, können diskrete (einzelne) Elemente sein und können teilweise oder gänzlich integriert sein.
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Es sollte verständlich sein, dass, während die Vorgänge der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hierbei so beschrieben sind, dass sie eine spezifische Abfolge an Schritten aufweisen, weitere alternative Ausführungsbeispiele mit verschiedenen anderen Abfolgen dieser Schritte und/oder zusätzliche Schritte, die hierbei nicht offenbart sind, in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen sollen.
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Die vorstehend dargelegten Strukturen der Ausführungsbeispiele können in geeigneter Weise kombiniert werden. Verschiedene Abwandlungen und Änderungen können sich direkt aus dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ergeben, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Das Einspritzventil 30 spritzt Kraftstoff, der in der Common-Rail 20 gespeichert wird, in einen Verbrennungsmotor 2 ein. Die Öffnungssteuereinheit (Schritt S308, S310) steuert eine elektrische Stromstärke, die zu dem Dosierventil 16 geliefert wird, zum Handhaben einer Öffnung des Dosierventils 16 in derartiger Weise, dass der von der Lieferpumpe 14 zu der Common-Rail 20 gelieferte Kraftstoff dosiert wird und der Druck in der Common-Rail 20 gesteuert wird. Die Öffnungssteuereinheit (Schritt S308, S310) stellt zunächst die Öffnung des Dosierventils 16 auf einen im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand beim Startvorgang des Verbrennungsmotors 2 ein. Die Öffnungssteuereinheit (Schritt S308, S310) schaltet anschließend die Öffnung des Dosierventils 16 von dem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand zu einer vorbestimmten Öffnung, die kleiner als die Öffnung in dem im Wesentlichen gänzlich offenen Zustand ist, im Ansprechen auf eine Bestimmung, dass die Schaltbedingung erfüllt ist.