DE102016100433A1 - Direkteinspritz-Kraftstoffpumpensystem - Google Patents

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Ross Dykstra Pursifull
Brad Alan VanDerWege
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Ford Global Technologies LLC
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Abstract

Systeme und Verfahren zum Betreiben einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe sind bereitgestellt. Ein beispielhaftes System umfasst einen Druckspeicher, der innerhalb einer Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise angeordnet ist, wobei der Druckspeicher einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet ist. Der Druckspeicher kann den Druck in einer Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe und einer Hochdruck-Kraftstoffleiste dann regulieren, wenn die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer Betriebsart mit Standarddruck arbeitet.

Description

  • Gebiet
  • Die vorliegende Anmeldung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer Brennkraftmaschine.
  • Hintergrund und Zusammenfassung
  • Kraftstoff-Kanal-/Direkteinspritz-Kraftmaschinen (PFDI-Kraftmaschinen) umfassen sowohl die Kanaleinspritzung als auch die Direkteinspritzung von Kraftstoff und können beide Einspritzungsarten vorteilhaft nutzen. Bei höheren Kraftmaschinenlasten kann der Kraftstoff z. B. unter Verwendung der Kraftstoff-Direkteinspritzung für ein verbessertes Kraftmaschinenleistungsvermögen (z. B. durch Erhöhen des verfügbaren Drehmoments und Verringern des Kraftstoffverbrauchs) in die Kraftmaschine eingespritzt werden. Bei niedrigeren Kraftmaschinenlasten und während des Kraftmaschinenstarts kann der Kraftstoff unter Verwendung der Kraftstoff-Kanaleinspritzung in die Kraftmaschine eingespritzt werden, um eine verbesserte Kraftstoffverdampfung für verbessertes Mischen und zum Verringern der Kraftmaschinenemissionen bereitzustellen. Weiterhin kann die Kraftstoff-Kanaleinspritzung eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs gegenüber der Direkteinspritzung bei niedrigeren Kraftmaschinenlasten anbieten Des Weiteren können Geräusche, Vibrationen und Härte (NVH) beim Betrieb mit Kanaleinspritzung von Kraftstoff verringert werden. Darüber hinaus können sowohl Direkteinspritzvorrichtungen als auch Kanaleinspritzvorrichtungen unter bestimmten Bedingungen zusammen betrieben werden, um die Vorteile beider Arten der Kraftstoffabgabe oder in einigen Fällen unterschiedliche Kraftstoffe zu nutzen.
  • In PFDI-Kraftmaschinen liefert eine Hebepumpe (auch als Niederdruckpumpe bezeichnet) Kraftstoff von einem Kraftstofftank sowohl zu Kanaleinspritzvorrichtungen als auch zu einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe. Die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe kann Kraftstoff mit einem höheren Druck an Direkteinspritzvorrichtungen liefern. Ferner kann die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe (DI-Kraftstoffpumpe) während bestimmter Zeitspannen des Kraftmaschinenbetriebs (beispielsweise während Kraftstoffkanaleinspritzung bei niedrigen Kraftmaschinenlasten, Kraftmaschinenleerlaufbedingungen) deaktiviert sein, was die Schmierung der DI-Kraftstoffpumpe beeinträchtigen kann und den Verschleiß, NVH, und die Verschlechterung der DI-Kraftstoffpumpe erhöhen kann.
  • Ein Ansatz zum Verringern der Verschlechterung der DI-Kraftstoffpumpe und zum Verbessern der Schmierung kann eine fortgesetzte Direkteinspritzung von Kraftstoff in die Kraftmaschine bei niedrigen Kraftmaschinenlasten umfassen. Bei einem weiteren durch Pursifull u. a. in US 2014/0224209 gezeigten beispielhaften Ansatz kann die DI-Pumpe durch Aufrechterhalten einer Druckdifferenz zwischen einem oberen und einem unteren Ende eines Kolbens in der DI-Pumpe geschmiert werden. Hierbei kann die DI-Kraftstoffpumpe in einer mechanischen Betriebsart betrieben werden, während die Kraftstoffdirekteinspritzung reduziert und/oder unterbrochen ist. Die Druckdifferenz kann durch Halten einer Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe bei einem Standarddruck erzielt werden, wobei der Standarddruck höher ist als ein Ausgabedruck der Förderpumpe. Der Standarddruck innerhalb der Verdichtungskammer kann durch Deaktivieren des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils, was es ermöglicht, das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil in einem Durchlasszustand zu betreiben, erhalten werden. Ferner kann ein Druckentlastungsventil dem elektromagnetisch betätigten Rückschlagventil vorgeschaltet angeordnet sein, um während eines Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe den aus der Verdichtungskammer über das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil erhaltenen Kraftstofffluss zu regulieren. An sich kann der Standarddruck in der Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe im Wesentlichen äquivalent zu einer Druckentlastungseinstellung des Druckentlastungsventils sein.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben potenzielle Probleme mit den obigen Ansätzen erkannt. Beispielsweise kann in dem Ansatz, bei dem eine Direkteinspritzung bei niedrigeren Kraftmaschinenlasten fortgesetzt wird, übermäßiges NVH aus dem Ticken, das aus der Betätigung des elektromagnetisch betätigten Rückschlagventils in der DI-Kraftstoffpumpe entsteht, erzeugt werden. Dieses Ticken kann für einen Fahrzeugführer und Fahrgäste aufgrund des Fehlens von Kraftmaschinengeräuschen, um die DI-Kraftstoffpumpen-Geräusche während des Kraftmaschinenbetriebs bei niedrigerer Last zu maskieren, hörbar sein. Ferner kann in dem Ansatz, in dem die Verdichtungskammer in der DI-Kraftstoffpumpe durch das Druckentlastungsventil auf dem Standarddruck gehalten wird, eine Erwärmung des Kraftstoffs wegen des wiederholten Kraftstoffflusses durch das Druckentlastungsventil erfolgen. Hier stellt das Druckentlastungsventil eine Beschränkung des Kraftstoffflusses, die einen Beitrag zum Erwärmen des Kraftstoffs leistet, bereit. Ferner kann eine Erhöhung der Temperatur des Kraftstoffs die Bildung von Kraftstoffdampf verursachen, der sich negativ auf die Pumpenschmierung auswirkt. Des Weiteren kann die Kraftstofferwärmung den Energieverbrauch erhöhen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben die oben genannten Probleme erkannt und einen Ansatz identifiziert, um die obigen Probleme zumindest teilweise anzugehen. In einem beispielhaften Ansatz wird ein System bereitgestellt, das einen Druckspeicher umfasst, der innerhalb einer Bohrung einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise angeordnet ist, wobei der Druckspeicher einem elektromagnetisch betätigten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet ist. Der Druckspeicher innerhalb der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe kann den Standarddruck bereitstellen, um die Schmierung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe während niedrigerer Kraftmaschinenlasten zu ermöglichen.
  • In einem weiteren beispielhaften Ansatz wird ein Verfahren bereitgestellt, das dann, wenn ein elektromagnetisch betätigtes Rückschlagventil, das einem Druckspeicher vorgeschaltet angeordnet ist, ausgeschaltet und in einen Durchlasszustand befohlen wird, ein Regulieren eines Drucks in einer Verdichtungskammer einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe über eine axiale Bewegung des Druckspeichers umfasst, wobei der Druckspeicher koaxial innerhalb einer Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
  • Zum Beispiel kann eine DI-Kraftstoffpumpe eines Kraftstoffsystems in einer PFDI-Kraftmaschine einen Druckspeicher umfassen, der innerhalb einer Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Der Druckspeicher kann eine Feder, die mit einem Kolben gekoppelt ist, umfassen. Weiterhin kann der Druckspeicher einem elektronisch gesteuerten, elektromagnetisch betätigten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet sein. Die DI-Kraftstoffpumpe kann in einer von zwei Betriebsarten betrieben werden: einer Betriebsart mit Standarddruck und einer Betriebsart mit variablem Druck. Das elektromagnetisch aktivierte Einlassrückschlagventil kann während der Betriebsart mit variablem Druck aktiviert werden und aktiv gehalten werden. Wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil eingeschaltet ist, kann es das Fluidvolumen, das in die Direkteinspritz-Kraftstoffleiste gepumpt wird, regulieren. Somit kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil ein Kraftstoffvolumenregler sein. In anderen Beispielen kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil einen Druck in der Direkteinspritzleiste synchron mit einem Pumptakt in der DI-Kraftstoffpumpe steuern. Wenn es in einem geschlossenen Druckregelkreis mit einem Drucksensor enthalten ist, kann das elektromagnetisch aktivierte Einlassrückschlagventil ein aktives Element in einem Kraftstoffleisten-Drucksteuersystem sein. In der Betriebsart mit Standarddruck kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil deaktiviert werden, um in einem Durchlasszustand zu fungieren, und die DI-Kraftstoffpumpe kann mit einem Standarddruck betrieben werden. Die Betriebsart mit Standarddruck kann während niedrigerer Kraftmaschinenlasten und Kraftmaschinenleerlaufbedingungen aktiviert sein, wenn die Direkteinspritzung in die Kammer reduziert und/oder deaktiviert ist. Der Druckspeicher innerhalb der DI-Kraftstoffpumpen-Bohrung kann den Druck innerhalb der Verdichtungskammer und der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste über eine axiale Bewegung des Kolbens des Druckspeichers regulieren. An sich kann der Druckspeicher Kraftstoff bei dem Standarddruck durch zumindest einen Teil eines Verdichtungstakts speichern, wobei der Kraftstoff in die Direkteinspritz-Kraftstoffleiste freigesetzt wird, wenn der Kraftstoffleistendruck unter den Standarddruck sinkt. Ein Druckentlastungsventil kann in der DI-Kraftstoffpumpe des Kraftstoffsystems enthalten sein oder nicht. Durch Aufnahme des Druckentlastungsventils kann eine Kraftstofferwärmung nach dem Abschalten erreicht werden.
  • Auf diese Weise kann eine DI-Kraftstoffpumpe unter Bedingungen mit niedrigerer Kraftmaschinenlast betrieben werden. Durch Konservieren eines Standarddrucks in der Verdichtungskammer mittels des Druckspeichers kann die DI-Kraftstoffpumpe geschmiert werden, wenn ein Kraftstofffluss aus der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe zu den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen verringert ist und/oder beendet worden ist. Insbesondere kann eine Schnittstelle zwischen einem Kolben und einer Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe geschmiert werden. Da die DI-Kraftstoffpumpe mit einem deaktivierten elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden kann, kann eine Verringerung des hörbaren Tickgeräusches und von NVH bereitgestellt werden. Ferner kann durch Regulieren des Drucks in der Verdichtungskammer mittels des Druckspeichers in der Betriebsart mit Standarddruck eine Kraftstofferwärmung aufgrund wiederholter Pumptakte vermindert werden. Durch Verringern einer Wahrscheinlichkeit der Kraftstofferwärmung kann eine Dampfbildung abgemildert werden. Darüber hinaus können nachteilige Effekte der Dampfbildung auf die Pumpenschmierung abgemildert werden. Insgesamt kann die Haltbarkeit der DI-Kraftstoffpumpe verbessert werden und gleichzeitig ihr Leistungsvermögen verbessert werden.
  • Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung dazu vorgesehen ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Sie soll keine Schlüsselmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Erfindungsgegenstands aufzeigen, dessen Schutzbereich einzig durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Erfindungsgegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Beispiel eines Zylinders einer Brennkraftmaschine.
  • 2 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Kraftstoffsystems, das in der Kraftmaschine von 1 verwendet werden kann.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe gemäß der vorliegenden Offenlegung.
  • 4a und 4b zeigen alternative Beispiele der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3.
  • 5 zeigt einen ersten beispielhaften Betrieb der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3 in einer Betriebsart mit variablem Druck.
  • 6 zeigt einen zweiten beispielhaften Betrieb der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3 in einer Betriebsart mit variablem Druck.
  • 7 zeigt einen beispielhaften Betrieb der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3 in einer Betriebsart mit Standarddruck, wenn ein Kraftstoffleistendruck in einer Direkteinspritz-Kraftstoffleiste einem Standarddruck entspricht.
  • 8 zeigt einen beispielhaften Betrieb der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3 in einer Betriebsart mit Standarddruck, wenn ein Kraftstoffleistendruck in einer Direkteinspritz-Kraftstoffleiste unter dem Standarddruck liegt.
  • 9 ist ein Übersichtsablaufdiagramm, das einen beispielhaften Steueralgorithmus für ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe zeigt.
  • 10 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm, das einen Kraftstofffluss während eines Betriebs der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3 in einer Betriebsart mit variablem Druck in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • 11 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm, das einen Kraftstofffluss während eines Betriebs der Hochdruck- bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe von 3 in einer Betriebsart mit Standarddruck in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung zeigt.
  • Genaue Beschreibung
  • Bei Kraftstoff-Kanal-/Direkteinspritz-Kraftmaschinen (PFDI-Kraftmaschinen) kann ein Kraftstoffzufuhrsystem mehrere Kraftstoffpumpen zum Liefern eines gewünschten Kraftstoffdrucks an die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen umfassen. Als ein Beispiel kann das Kraftstoffzufuhrsystem eine Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck (oder Hebepumpe) und eine Kraftstoffpumpe mit höherem Druck (oder Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe) umfassen, die zwischen einem Kraftstofftank und den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen angeordnet sind. Die Kraftstoffpumpe mit höherem Druck kann einer Hochdruck-Kraftstoffleiste in einem Direkteinspritzsystem vorgeschaltet gekoppelt sein, um einen Druck des Kraftstoffs, der an die Kraftmaschinenzylinder durch die Direkteinspritzvorrichtungen geliefert wird, zu erhöhen. Ein elektromagnetisch aktiviertes Einlassrückschlagventil oder Überlaufventil kann der Hochdruckpumpe (HP-Pumpe) vorgeschaltet angeordnet sein, um den Kraftstofffluss in eine Verdichtungskammer der Hochdruckpumpe zu steuern. Das Überlaufventil wird üblicherweise elektronisch von einem Controller gesteuert, der Teil eines Steuersystems für die Kraftmaschine des Fahrzeugs sein kann. Weiterhin kann der Controller auch eine sensorische Eingabe von einem Sensor wie etwa einem Winkelpositionssensor aufweisen, die es dem Controller ermöglicht, eine Aktivierung des Überlaufventils synchron mit einem Antriebsnocken, der die Hochdruckpumpe antreibt, zu befehlen.
  • Die folgende Beschreibung enthält Informationen hinsichtlich eines beispielhaften Systems für eine Direkteinspritz- oder Hochdruck-Kraftstoffpumpe in einem Kraftstoffsystem, etwa dem beispielhaften Kraftstoffsystem von 2 eines beispielhaften Kraftmaschinensystems, wie etwa dem beispielhaften Kraftmaschinensystem von 1. Das Kraftstoffsystem kann eine Niederdruckpumpe zusätzlich zu der Hochdruckpumpe umfassen. Ferner kann die Hochdruck-Kraftstoffpumpe (oder Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe) einen Druckspeicher umfassen, der in koaxialer Weise innerhalb einer Bohrung der Direkteinspritzpumpe positioniert ist (3). Der Druckspeicher kann einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet sein. Wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil aktiviert und eingeschaltet wird (und synchron mit einem Pumpentakt in der Direkteinspritzpumpe betrieben wird), kann die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer Betriebsart mit variablem Druck arbeiten, um einen gewünschten Druck in einer Direkteinspritz-Kraftstoffleiste bereitzustellen (5 und 6). Bei Kraftmaschinenbedingungen, bei denen eine direkte Einspritzung des Kraftstoffs wesentlich reduziert ist, kann die Hochdruck-Kraftstoffpumpe durch Deaktivieren und Ausschalten des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils in einer Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden (7). Der Druckspeicher kann den Druck innerhalb einer Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe und der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste regulieren und auch Kraftstoff bei einem Standarddruck durch zumindest einen Teil eines Verdichtungstakts in der Pumpe in der Betriebsart mit Standarddruck speichern. Der Standarddruck kann höher als ein Ausgabedruck der Niederdruckpumpe sein. Wenn der Druck in der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste unter den Standarddruck sinkt, kann Kraftstoff, der in dem Druckspeicher gespeichert ist, in die Direkteinspritz-Kraftstoffleiste (8) geleitet werden, um den Kraftstoffleistendruck zu erhöhen. Ein Controller in dem Kraftmaschinensystem kann eine Routine wie etwa die in 9 gezeigte ausführen, um den Betrieb der Direkteinspritzpumpe in der Betriebsart mit Standarddruck oder der Betriebsart mit variablem Druck basierend auf Kraftmaschinenbetriebsbedingungen zu steuern. Der Kraftstofffluss in die und aus der Verdichtungskammer der Pumpe in der Betriebsart mit variablem Druck (10) kann sich von dem Kraftstofffluss in die und aus der Verdichtungskammer der Pumpe in der Betriebsart mit Standarddruck (11) unterscheiden. Ein Kolben der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe kann in alternativen Ausführungsformen mit einer Kolbenstange (bzw. einem Kolbenschaft), die einen Außendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser (4a) des Kolbens ist, gekoppelt sein, um zumindest teilweise Probleme zu beheben, die mit einem Pumpenrückfluss zu tun haben. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kolbenstange einen Außendurchmesser aufweisen, der etwa die Hälfte des Außendurchmessers des Kolbens (4b) ist. Durch Aufnahme des Druckspeichers innerhalb der Bohrung der Direkteinspritzpumpe kann die Kraftstofferwärmung reduziert werden und das Gesamtleistungsvermögen der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe verbessert werden.
  • Bezüglich der Terminologie, die in der gesamten genauen Beschreibung verwendet wird, kann eine Hochdruckpumpe bzw. Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe kann als eine HP-Pumpe (alternativ HPP) bzw. eine DI-Kraftstoffpumpe abgekürzt werden. Dementsprechend kann HPP und DI-Kraftstoffpumpe austauschbar verwendet werden, um auf die Hochdruck-Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe zu verweisen. Ähnlich wird eine Niederdruckpumpe auch als Hebepumpe bezeichnet. Ferner kann die Niederdruckpumpe als LP-Pumpe oder LPP abgekürzt werden. Die Kanalkraftstoffeinspritzung kann als PFI abgekürzt werden, während die Direkteinspritzung als DI abgekürzt werden kann. Auch der Kraftstoffleistendruck oder der Wert des Kraftstoffdrucks in der Kraftstoffleiste (meistens der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste) kann als FRP abgekürzt werden. Die Direkteinspritz-Kraftstoffleiste kann auch als eine Hochdruck-Kraftstoffleiste bezeichnet werden, die als HP-Kraftstoffleiste abgekürzt werden kann. Zudem kann das elektromagnetisch aktivierte Einlassrückschlagventil zum Steuern des Kraftstoffflusses in die Hochdruckpumpe als Überlaufventil, elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil (SACV), elektronisch gesteuertes, elektromagnetisch aktiviertes Einlassrückschlagventil und auch als elektronisch gesteuertes Ventil bezeichnet werden. Ferner wird, wenn das elektromagnetisch aktivierte Einlassrückschlagventil eingeschaltet ist, davon gesprochen, dass die Hochdruckpumpe in einer Betriebsart mit variablem Druck arbeitet. Ferner kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil während des Betriebs der Hochdruckpumpe in der Betriebsart mit variablem Druck in seinem aktivierten Zustand gehalten werden. Wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil deaktiviert wird und die Hochdruckpumpe auf eine mechanische Druckregelung ohne irgendwelche Befehle an das elektronisch gesteuerte Überlaufventil angewiesen ist, wird davon gesprochen, dass die Hochdruckpumpe in einer mechanischen Betriebsart oder einer Betriebsart mit Standarddruck arbeitet. Ferner kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil während des Betriebs der Hochdruckpumpe in der Betriebsart mit Standarddruck in seinem deaktivierten Zustand gehalten werden.
  • 1 stellt ein Beispiel einer Verbrennungskammer oder eines Zylinders einer Brennkraftmaschine 10 dar. Die Kraftmaschine 10 kann wenigstens teilweise durch ein Steuersystem, das einen Controller 12 enthält, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel enthält die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier außerdem als Verbrennungskammer 14 bezeichnet) 14 der Kraftmaschine 10 kann die Verbrennungskammerwände 136 enthalten, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, so dass die Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebesystem (nicht gezeigt) an wenigstens ein Antriebsrad des Passagierfahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein (nicht gezeigter) Anlassermotor über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Startvorgang der Kraftmaschine 10 zu ermöglichen.
  • Der Zylinder 14 kann Einlassluft über eine Folge von Einlassluftkanälen 142, 144 und 146 empfangen. Die Einlassluftkanäle 142, 144 und 146 können zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit weiteren Zylindern der Kraftmaschine 10 kommunizieren. In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Einlassluftkanäle eine Ladevorrichtung, wie z. B. einen Turbolader oder einen mechanischen Lader, enthalten. 1 zeigt beispielsweise, dass die Kraftmaschine 10 mit einem Turbolader ausgebildet ist, der einen Verdichter 174, der zwischen den Einlassluftkanälen 142 und 144 angeordnet ist, und eine Abgasturbine 176, die entlang eines Auslasskanals 148 angeordnet ist, enthält. Der Verdichter 174 kann über eine Welle 180 wenigstens teilweise durch die Abgasturbine 176 angetrieben sein, wobei die Ladevorrichtung als ein Turbolader ausgebildet ist. In anderen Beispielen, wie z. B. dann, wenn die Kraftmaschine 10 mit einem mechanischen Lader versehen ist, kann die Abgasturbine 176 optional weggelassen sein, wobei der Verdichter 174 durch eine mechanische Eingabe von einem Motor oder der Kraftmaschine angetrieben sein kann. Eine Drossel 162, die eine Drosselklappe 164 umfasst, kann entlang eines Einlasskanals der Kraftmaschine vorgesehen sein, um die Durchflussmenge und/oder den Druck der Einlassluft, die den Kraftmaschinenzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Die Drosselklappe 162 kann z. B. dem Verdichter 174 nachgeschaltet angeordnet sein, wie in 1 gezeigt ist, oder kann alternativ dem Verdichter 174 vorgeschaltet bereitgestellt sein.
  • Der Abgaskrümmer 148 kann die Abgase zusätzlich zu dem Zylinder 14 von den anderen Zylindern der Kraftmaschine 10 empfangen. Es ist gezeigt, dass ein Abgassensor 128 einer Emissionsregelungsvorrichtung 178 vorgeschaltet mit dem Auslasskanal 148 gekoppelt ist. Der Sensor 128 kann unter verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt sein, um eine Angabe des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses der Abgase bereitzustellen, wie beispielsweise ein linearer Sauerstoffsensor oder UEGO (Universal- oder Breitband-Abgassauerstoff), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO (wie dargestellt), ein HEGO (beheizter EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Die Emissionsregelungsvorrichtung 178 kann ein Dreiwegekatalysator (TWC), eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionsregelungsvorrichtungen oder Kombinationen davon sein.
  • Jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile enthalten. Es ist z. B. gezeigt, dass der Zylinder 14 wenigstens ein Einlasstellerventil 150 und wenigstens ein Auslasstellerventil 156 enthält, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders 14 befinden. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 einschließlich des Zylinders 14 wenigstens zwei Einlasstellerventile und wenigstens zwei Auslasstellerventile enthalten, die sich in einem oberen Bereich des Zylinders befinden.
  • Das Einlassventil 150 kann durch den Controller 12 über einen Aktor 152 gesteuert werden. Ähnlich kann das Auslassventil 156 durch den Controller 12 über einen Aktor 154 gesteuert werden. Während einiger Bedingungen kann der Controller 12 die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und das Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Stellungen des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch jeweilige (nicht gezeigte) Ventilstellungssensoren bestimmt werden. Die Ventilaktoren können der elektrische Ventilbetätigungstyp oder der Nockenbetätigungstyp oder eine Kombination daraus sein. Die Zeitvorgabe der Einlass- und Auslassventile kann gleichzeitig gesteuert werden oder es kann irgendeine Möglichkeit aus einer variablen Einlassnocken-Zeitvorgabe, einer variablen Auslassnocken-Zeitvorgabe, einer doppelt unabhängigen variablen Nockenzeitvorgabe oder einer festen Nockenzeitvorgabe verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken enthalten und kann ein Nockenprofilschaltsystem (CPS-System) und/oder ein System mit variabler Nockenzeitvorgabe (VCT-System) und/oder ein System mit variabler Ventilzeitvorgabe (VVT-System) und/oder ein System mit variablem Ventilhub (VVL-System) verwenden, die durch den Controller 12 betätigt werden können, um den Ventilbetrieb zu variieren. Der Zylinder 14 kann z. B. alternativ ein über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über eine Nockenbetätigung, die das CPS und/oder die VCT enthält, gesteuertes Auslassventil umfassen. In anderen Beispielen können die Einlass- und Auslassventile durch ein gemeinsames Ventilaktor- oder Ventilbetätigungssystem oder ein Ventilaktor- oder Ventilbetätigungssystem mit variabler Zeitvorgabe gesteuert werden.
  • Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, das das Verhältnis der Volumina ist, wenn sich der Kolben 138 in der unteren Mitte bzw. der oberen Mitte befindet. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Dies kann z. B. geschehen, wenn Kraftstoffe mit höherer Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Wenn eine Direkteinspritzung verwendet wird, kann das Verdichtungsverhältnis aufgrund ihrer Wirkung auf das Kraftmaschinenklopfen außerdem erhöht werden.
  • In einigen Beispielen kann jeder Zylinder 14 der Kraftmaschine 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung enthalten. Das Zündsystem 190 kann der Verbrennungskammer (z. B. dem Zylinder 14) als Antwort auf ein Zündvoraussignal SA von dem Controller 12 unter ausgewählten Betriebsarten mittels der Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. In einigen Ausführungsformen kann jedoch die Zündkerze 192 entfallen, wie z. B. dann, wenn die Kraftmaschine 10 die Verbrennung durch Selbstzündung oder durch die Einspritzung des Kraftstoffs einleiten kann, wie es bei einigen Diesel-Kraftmaschinen der Fall sein kann.
  • In einigen Beispielen kann jeder Zylinder der Kraftmaschine 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgebildet sein, um ihm Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 enthält. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können dazu ausgelegt sein, den von dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff zuzuführen. Wie in 2 ausgearbeitet ist, kann das Kraftstoffsystem 8 einen oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffleisten enthalten. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um den Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-1, das über einen elektronischen Treiber 168 von dem Controller 12 empfangen wird, direkt in ihn einzuspritzen. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 das bereit, was als Direkteinspritzung (die im Folgenden als "DI" bezeichnet wird) des Kraftstoffs in den Verbrennungszylinder 14 bekannt ist. Während 1 die Einspritzvorrichtung 166 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert zeigt, kann sie sich alternativ über dem Kolben, z. B. in der Nähe der Position der Zündkerze 192, befinden. Eine derartige Position kann dann, wenn die Kraftmaschine mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, aufgrund der geringeren Flüchtigkeit einiger Kraftstoffe auf Alkoholbasis die Mischung und die Verbrennung verbessern. Alternativ kann sich die Einspritzvorrichtung über dem und in der Nähe des Einlassventils befinden, um die Mischung zu verbessern. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 von einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffleiste zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Drucksensor besitzen, der dem Controller 12 ein Signal liefert.
  • Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 anstatt in dem Zylinder 14 in einer Anordnung, die das bereitstellt, was als Kanaleinspritzung des Kraftstoffs (die im Folgenden als "PFI" bezeichnet wird) in die Einlassöffnung vor dem Zylinder 14 bekannt ist, in dem Einlasskanal 146 angeordnet ist. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann den von dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff proportional zu der Impulsbreite eines Signals FPW-2, das über einen elektronischen Treiber 171 von dem Controller 12 empfangen wird, einspritzen. Es wird angegeben, dass ein einziger Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann, oder dass mehrere Treiber, z. B. der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170, verwendet werden können, wie dargestellt ist.
  • In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtung ausgebildet sein, um den Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 einzuspritzen. In noch einem weiteren Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Kraftstoffkanaleinspritzvorrichtung ausgebildet sein, um den Kraftstoff dem Einlassventil 150 vorgeschaltet einzuspritzen. In wieder anderen Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzige Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthalten, die dafür ausgelegt ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als ein Kraftstoffgemisch von den Kraftstoffsystemen zu empfangen, und die ferner dazu ausgelegt ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als eine Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als eine Kraftstoffkanaleinspritzvorrichtung dem Einlassventil vorgeschaltet einzuspritzen. Daher sollte erkannt werden, dass die hier beschriebenen Kraftstoffsysteme nicht durch die speziellen Anordnungen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, die hier beispielhaft beschrieben sind, eingeschränkt werden sollen.
  • Der Kraftstoff kann dem Zylinder während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzvorrichtungen zugeführt werden. Jede Einspritzvorrichtung kann z. B. einen Teil der Gesamtkraftstoffeinspritzung, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird, zuführen. Ferner können sich die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von jeder Einspritzvorrichtung zugeführt wird, mit den Betriebsbedingungen wie z. B. der Kraftmaschinenlast, dem Klopfen und der Abgastemperatur ändern, wie z. B. hier im Folgenden beschrieben wird. Der mittels Kanaleinspritzung eingespritzte Kraftstoff kann sowohl während eines Ereignisses offener Einlassventile, eines Ereignisses geschlossener Einlassventile (z. B. im Wesentlichen vor dem Einlasstakt) als auch während des Betriebs sowohl mit offenen als auch mit geschlossenen Einlassventilen zugeführt werden. Ähnlich kann der direkt eingespritzte Kraftstoff z. B. sowohl während eines Einlasstakts als auch teilweise während eines vorhergehenden Auslasstakts, während des Einlasstakts und teilweise während des Verdichtungstakts zugeführt werden. An sich kann der eingespritzte Kraftstoff sogar für ein einzelnes Verbrennungsereignis von der Kanal- und der Direkteinspritzvorrichtung mit unterschiedlichen Zeitvorgaben eingespritzt werden. Außerdem können für ein einzelnes Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des zugeführten Kraftstoffs pro Zyklus ausgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, des Einlasstakts oder irgendeiner geeigneten Kombination daraus ausgeführt werden.
  • Wie oben beschrieben worden ist, zeigt 1 nur einen Zylinder einer Mehrzylinderkraftmaschine. An sich kann jeder Zylinder ähnlich seinen eigenen Satz aus Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), einer Zündkerze usw. umfassen. Es wird erkannt werden, dass die Kraftmaschine 10 irgendeine geeignete Anzahl von Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylindern, enthalten kann. Jeder dieser Zylinder kann ferner einige oder alle der verschiedenen Komponenten enthalten, die unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben worden sind und die in 1 dargestellt sind.
  • Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Diese enthalten Unterschiede in der Größe, eine Einspritzvorrichtung kann z. B. ein größeres Einspritzloch als die andere aufweisen. Andere Unterschiede umfassen verschiedene Sprühwinkel, verschiedene Betriebstemperaturen, ein verschiedenes Zielen, verschiedene Einspritzzeitvorgaben, verschiedene Sprüheigenschaften, verschiedene Orte usw., sind aber nicht darauf beschränkt. Außerdem können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzvorrichtungen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erreicht werden.
  • Der Controller 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, die Eingabe-/Ausgabe-Anschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrationswerte, das in diesem speziellen Beispiel als ein nichtflüchtiger Festwertspeicher-Chip 110 zum Speichern ausführbarer Befehle gezeigt ist, einen Direktzugriffsspeicher 112, einen Haltespeicher 114 und einen Datenbus umfasst. Der Controller 12 kann zusätzlich zu jenen Signalen, die vorher erörtert worden sind, verschiedene Signale von an die Kraftmaschine 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassendurchflusses (MAF) von einem Luftmassendurchflusssensor 122; einer Kraftmaschinen-Kühlmitteltemperatur (ECT) von einem an einen Kühlmantel 118 gekoppelten Temperatursensor 116; eines Zündprofil-Aufnahmesignals (PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einem anderen Typ), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor; und eines Krümmerabsolutdrucksignals (MAP) von einem Sensor 124. Das Kraftmaschinen-Drehzahlsignal RPM kann durch den Controller 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Angabe des Unterdrucks oder des Drucks in dem Einlasskrümmer bereitzustellen.
  • 2 stellt schematisch ein beispielhaftes Kraftstoffsystem 8 von 1 dar. Das Kraftstoffsystem 8 kann betrieben werden, um Kraftstoff von einem Kraftstofftank 202 den Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtungen 252 und den Kanaleinspritzvorrichtungen 242 einer Kraftmaschine wie z. B. der Kraftmaschine 10 von 1 zuzuführen. Das Kraftstoffsystem 8 kann durch einen Controller betrieben werden, wie den Controller 12 der 1, um einige oder alle der Operationen auszuführen, die unter Bezugnahme auf die beispielhafte Routine, die in 8 dargestellt ist, beschrieben sind.
  • Das Kraftstoffsystem 8 kann Kraftstoff von einem Kraftstofftank einer Kraftmaschine wie etwa der beispielhaften Kraftmaschine 10 von 1 bereitstellen. Beispielhaft kann der Kraftstoff eine oder mehrere Kohlenwasserstoffkomponenten enthalten, wobei er außerdem eine Alkoholkomponente enthalten kann. Unter einigen Bedingungen kann diese Alkoholkomponente eine Klopfunterdrückung für die Kraftmaschine bereitstellen, wenn sie in einer geeigneten Menge zugeführt wird, wobei sie irgendeinen geeigneten Alkohol, wie z. B. Ethanol, Methanol usw., enthalten kann. Weil Alkohol aufgrund der erhöhten latenten Verdampfungswärme und der Ladungskühlungskapazität des Alkohols eine größere Klopfunterdrückung als einige Kraftstoffe auf Kohlenwasserstoffbasis wie z. B. Benzin und Diesel bereitstellen kann, kann ein Kraftstoff, der eine höhere Konzentration einer Alkoholkomponente enthält, selektiv verwendet werden, um während ausgewählter Betriebsbedingungen eine erhöhte Resistenz gegen Kraftmaschinenklopfen bereitzustellen.
  • Als ein weiteres Beispiel kann zu dem Alkohol (z. B. Methanol, Ethanol) Wasser hinzugefügt sein. An sich verringert das Wasser die Entzündlichkeit des Alkoholkraftstoffs, was eine erhöhte Flexibilität beim Lagern des Kraftstoffs ergibt. Außerdem vergrößert die Verdampfungswärme des Wassergehalts die Fähigkeit des Alkohols, als ein Klopfunterdrücker zu wirken. Außerdem kann der Wassergehalt die Gesamtkosten des Kraftstoffs verringern. Als ein spezifisches, nicht einschränkendes Beispiel kann der Kraftstoff Benzin und Ethanol (z. B. E10 und/oder E85) enthalten. Der Kraftstoff kann dem Kraftstofftank 202 über einen Kraftstofffüllkanal 204 bereitgestellt werden.
  • Eine Niederdruck-Kraftstoffpumpe (hier auch als Hebepumpe bezeichnet) 208, die mit dem Kraftstofftank 202 kommuniziert, kann betrieben werden, um den Kraftstoff von dem Kraftstofftank 202 über einen ersten Kraftstoffkanal 230 einer ersten Gruppe von Kanaleinspritzvorrichtungen 242 zuzuführen. Die Hebepumpe kann außerdem als LPP 208 oder Niederdruckpumpe (LP-Pumpe) bezeichnet werden. In einem Beispiel kann die LPP 208 eine elektrisch angetriebene Niederdruck-Kraftstoffpumpe sein, die wenigstens teilweise innerhalb des Kraftstofftanks 202 angeordnet ist. Der durch die LPP 208 gehobene Kraftstoff kann mit einem niedrigeren Druck einer ersten Kraftstoffleiste 240 zugeführt werden, die mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der ersten Gruppe der Kanaleinspritzvorrichtungen 242 (die hier außerdem als eine erste Einspritzvorrichtungsgruppe bezeichnet wird) gekoppelt ist. Ein LPP-Rückschlagventil 209 kann an einem Auslass der LPP positioniert sein. Das LPP-Rückschlagventil 209 kann den Kraftstofffluss von der LPP zu dem ersten Kraftstoffkanal 230 und dem zweiten Kraftstoffkanal 290 leiten und kann den Kraftstofffluss von den Kraftstoffkanälen 230 und 290 zurück zu der LPP 208 sperren.
  • Obwohl gezeigt ist, dass die erste Kraftstoffleiste 240 Kraftstoff an vier Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der ersten Gruppe der Kanaleinspritzvorrichtungen 242 ausgibt, wird erkannt, dass die erste Kraftstoffleiste 240 Kraftstoff an irgendeine geeignete Anzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ausgeben kann. Als ein Beispiel kann die erste Kraftstoffleiste 240 Kraftstoff an eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung der ersten Gruppe der Kanaleinspritzvorrichtungen 242 für jeden Zylinder der Kraftmaschine ausgeben. Es ist zu beachten, dass in anderen Beispielen der erste Kraftstoffkanal 230 über zwei oder mehr Kraftstoffleisten den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der ersten Gruppe der Kanaleinspritzvorrichtungen 242 Kraftstoff bereitstellen kann. Wenn die Kraftmaschinenzylinder z. B. in einer V-Typ-Anordnung ausgebildet sind, können zwei Kraftstoffleisten verwendet werden, um den Kraftstoff von dem ersten Kraftstoffkanal zu jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen der ersten Einspritzvorrichtungsgruppe zu verteilen.
  • Eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 (bzw. DI-Pumpe 228 oder Hochdruckpumpe 228) ist in dem zweiten Kraftstoffkanal 232 enthalten und kann über die LPP 208 Kraftstoff erhalten. In einem Beispiel kann die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 eine mechanisch angetriebene Verdrängerpumpe sein. Die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 kann über eine zweite Kraftstoffleiste 250 mit einer Gruppe von Direkteinspritzvorrichtungen 252 in Verbindung stehen. Die zweite Kraftstoffleiste 250 kann eine Hochdruckkraftstoffleiste (oder mit höherem Druck) sein. Die zweite Kraftstoffleiste 250 kann auch als Direkteinspritzkraftstoffleiste 250 bezeichnet werden. Die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 kann ferner über einen zweiten Kraftstoffkanal 290 mit dem ersten Kraftstoffkanal 230 in Fluidkommunikation stehen. Folglich kann der durch die LPP 208 gehobene Kraftstoff mit niedrigerem Druck durch die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 weiter unter Druck gesetzt werden, um Kraftstoff mit höherem Druck für die Direkteinspritzung der zweiten Kraftstoffleiste 250 zuzuführen, die mit einer oder mehreren Kraftstoffdirekteinspritzvorrichtungen 252 (die hier außerdem als eine zweite Einspritzvorrichtungsgruppe bezeichnet werden) gekoppelt ist. In einigen Beispielen kann der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 vorgeschaltet ein (nicht gezeigter) Kraftstofffilter angeordnet sein, um Partikel aus dem Kraftstoff zu entfernen.
  • Die verschiedenen Komponenten des Kraftstoffsystems 8 kommunizieren mit einem Kraftmaschinensteuersystem, wie z. B. dem Controller 12. Der Controller 12 kann z. B. eine Angabe der Betriebsbedingungen von verschiedenen Sensoren, die dem Kraftstoffsystem 8 zugeordnet sind, zusätzlich zu den Sensoren, die vorher unter Bezugnahme auf 1 beschrieben sind, empfangen. Die verschiedenen Eingaben können z. B. eine Angabe einer in dem Kraftstofftank 202 gelagerten Kraftstoffmenge über einen Kraftstoffpegelsensor 206 enthalten. Der Controller 12 kann zusätzlich oder alternativ zu einer Angabe einer Kraftstoffzusammensetzung, die von einem Abgassensor (wie z. B. dem Sensor 126 von 1) abgeleitet wird, außerdem eine Angabe der Kraftstoffzusammensetzung von einem oder mehreren Kraftstoffzusammensetzungssensoren empfangen. Eine Angabe der Kraftstoffzusammensetzung des in dem Kraftstofftank 202 gelagerten Kraftstoffs kann z. B. durch einen Kraftstoffzusammensetzungssensor 210 bereitgestellt werden. Der Kraftstoffzusammensetzungssensor 210 kann ferner einen Kraftstofftemperatursensor umfassen. Zusätzlich oder alternativ können ein oder mehrere Kraftstoffzusammensetzungssensoren an irgendeinem geeigneten Ort entlang der Kraftstoffkanäle zwischen dem Kraftstofflagertank und den zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungsgruppen bereitgestellt sein. Ein Kraftstoffzusammensetzungssensor 238 kann z. B. an einer ersten Kraftstoffleiste 240 oder entlang eines ersten Kraftstoffkanals 230 bereitgestellt sein und/oder ein Kraftstoffzusammensetzungssensor 248 kann an einer zweiten Kraftstoffleiste 250 oder entlang eines zweiten Kraftstoffkanals 232 bereitgestellt sein. Als ein nicht einschränkendes Beispiel können die Kraftstoffzusammensetzungssensoren dem Controller 12 eine Angabe einer Konzentration einer in dem Kraftstoff enthaltenen Klopfunterdrückungskomponente oder eine Angabe einer Oktanzahl des Kraftstoffs liefern. Ein oder mehrere der Kraftstoffzusammensetzungssensoren können z. B. eine Angabe eines Alkoholgehalts des Kraftstoffs bereitstellen.
  • Es ist zu beachten, dass der relative Ort der Kraftstoffzusammensetzungssensoren innerhalb des Kraftstoffzufuhrsystems verschiedene Vorteile bereitstellen kann. Die Kraftstoffzusammensetzungssensoren 238 und 248, die an den Kraftstoffleisten oder entlang der Kraftstoffkanäle, die die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit dem Kraftstofftank 202 koppeln, angeordnet sind, können z. B. eine Angabe einer Kraftstoffzusammensetzung bereitstellen, bevor sie der Kraftmaschine zugeführt wird. Im Gegensatz dazu kann der Sensor 210 eine Angabe der Kraftstoffzusammensetzung in dem Kraftstofftank 202 bereitstellen.
  • Das Kraftstoffsystem 8 kann außerdem einen Drucksensor 234, der mit dem zweiten Kraftstoffkanal 290 gekoppelt ist, und einen Drucksensor 236, der mit der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste 250 gekoppelt ist, umfassen. Der Drucksensor 234 kann verwendet werden, um einen Kraftstoffleitungsdruck des Kraftstoffkanals 290 zu bestimmen, der einem Lieferdruck der Niederdruckpumpe 208 entsprechen kann. Der Drucksensor 236 kann der DI-Kraftstoffpumpe 228 nachgeschaltet in der ersten Kraftstoffleiste 250 positioniert sein und kann verwendet werden, um einen Kraftstoffleistendruck (FRP) in der zweiten Kraftstoffleiste 250 zu messen. Zusätzliche Drucksensoren in dem Kraftstoffsystem 8 wie etwa in der ersten Kraftstoffleiste 240 positioniert sein, um den Druck darin zu messen. Die an verschiedenen Orten erfassten Drücke in dem Kraftstoffsystem 8 können an den Controller 12 vermittelt werden.
  • Die LPP 208 kann für das Zuführen von Kraftstoff sowohl zu der ersten Kraftstoffleiste 240 während der Kraftstoffkanaleinspritzung als auch zu der DI-Kraftstoffpumpe 228 während der Direkteinspritzung des Kraftstoffs verwendet werden. Sowohl während der Kraftstoffkanaleinspritzung als auch während der Direkteinspritzung des Kraftstoffs kann die LPP 208 durch den Controller 12 gesteuert werden, um Kraftstoff der ersten Kraftstoffleiste 240 und/oder der DI-Kraftstoffpumpe 228 basierend auf Kraftstoffleistendruck in jeweils der ersten Kraftstoffleiste 240 und der zweiten Kraftstoffleiste 250 zuzuführen. In einem Beispiel kann der Controller 12 bei Kanalkraftstoffeinspritzung die LPP 208 steuern, um in einer kontinuierlichen Betriebsart zu arbeiten, um Kraftstoff bei einem konstanten Kraftstoffdruck an die erste Kraftstoffleiste 240 zu liefern, so dass ein relativ konstanter Kraftstoffeinspritzungsdruck aufrechterhalten wird
  • Andererseits kann der Controller 12 während der Direkteinspritzung des Kraftstoffs dann, wenn die Kraftstoffkanaleinspritzung AUS und deaktiviert ist, die LPP 208 steuern, um Kraftstoff der DI-Kraftstoffpumpe 228 zuzuführen. Während der Direkteinspritzung des Kraftstoffs, wenn die Kraftstoff-Kanaleinspritzung AUS ist und wenn der Druck in dem zweiten Kraftstoffkanal 290 größer als der aktuelle Kraftstoffdampfdruck bleibt, kann die LPP 208 vorübergehend AUS geschaltet werden, ohne den Druck der DI-Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu beeinflussen. Die LPP 208 kann z. B. in einer gepulsten Betriebsart betrieben werden, bei der die LPP basierend auf Kraftstoffdruckmesswerten von dem Drucksensor 236, der mit der zweiten Kraftstoffleiste 250 gekoppelt ist, abwechselnd EIN und AUS geschaltet wird.
  • Die LPP 208 und die DI-Kraftstoffpumpe 228 können betrieben werden, um einen vorgeschriebenen Kraftstoffleistendruck in der zweiten Kraftstoffleiste 250 beizubehalten. Der Drucksensor 236, der mit der zweiten Kraftstoffleiste 250 gekoppelt ist, kann dazu ausgelegt sein, eine Abschätzung des Kraftstoffdrucks bereitzustellen, der an der Gruppe von Direkteinspritzvorrichtungen 252 verfügbar ist. Dann kann basierend auf einer Differenz zwischen dem geschätzten Leistendruck und einem gewünschten Leistendruck jede der Pumpenausgaben angepasst werden. In einem Beispiel, in dem die DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit variablem Druck betrieben wird, kann der Controller 12 ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil der DI-Kraftstoffpumpe 228 anpassen, um das effektive Pumpvolumen (z. B. einen Pumpentastgrad) jedes Pumptakts zu variieren.
  • In einem anderen Beispiel, wie etwa wenn die DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben wird und das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil in einen Durchlasszustand ausgeschaltet ist, kann der vorgeschriebene Kraftstoffleistendruck in der zweiten Kraftstoffleiste 250 ein reduzierter Druck wie etwa ein vorbestimmter Standarddruck sein. Der Standarddruck kann in einem Beispiel niedriger als ein Druck sein, der sich aus einem aktivierten elektromagnetischen Überlaufventil ergibt. In einem weiteren Beispiel kann der Standarddruck höher als ein Ausgabedruck der LPP 208 sein. Ferner kann ein Druckspeicher, der koaxial innerhalb der Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe 228 angeordnet ist, Kraftstoff in der Betriebsart mit Standarddruck speichern. Insbesondere kann der Druckspeicher Kraftstoff durch zumindest einen Teil eines Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe 228 speichern. Wenn der Kraftstoffleistendruck in der zweiten Kraftstoffleiste 250 niedriger als der vorgeschriebene Standarddruck ist, kann Kraftstoff, der in dem Druckspeicher gespeichert ist, in die zweite Kraftstoffleiste 250 freigesetzt werden. Die LPP 208 kann gepulst oder kontinuierlich betrieben werden, um Kraftstoff für die DI-Kraftstoffpumpe 228 bereitzustellen.
  • In einem Beispiel kann ein befohlener Druck für die LPP 208 zwischen 2 und 7 bar (absolut) betragen. Zum Beispiel kann der Druck, der der LPP 208 befohlen wird, derart sein, dass sichergestellt ist, dass die DI-Pumpe flüssigen Kraftstoff und keinen Dampf aufnimmt. Wenn übermäßiger Druck an die LPP 208 befohlen wird, kann sich die elektrische Leistungsaufnahme der LPP 208 erhöhen, was zu einer Reduktion einer Lebensdauer der LPP 208 führen kann. Ein beispielhafter Standarddruck kann höher als der Hebepumpendruck sein. In einem Beispiel kann der Standarddruck in der DI-Pumpe 228 14 bis 30 bar (absolut) betragen. Da aber die Kraftstofferwärmung in dem in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Ausführungsbeispiel reduziert (oder sogar abgewendet) werden kann, kann der Standarddruck in der DI-Pumpe 228 ohne wesentliche Bedenken wegen einer Kraftstofferwärmungsgrenze höher gewählt werden. Ein beispielhafter befohlener DI-Kraftstoffleistendruckbereich kann von dem Standarddruck bis 350 bar (absolut) reichen. Der Controller 12 kann zudem den Betrieb von jeder der Kraftstoffpumpen LPP 208 und der DI-Kraftstoffpumpe 228 steuern, um Menge, Druck, Durchflussrate usw. eines Kraftstoffs, der an die Kraftmaschine geliefert wird, anzupassen. Als ein Beispiel kann der Controller 12 eine Druckeinstellung, einen Pumpenhubbetrag, einen Pumpentastgradbefehl und/oder eine Kraftstoffdurchflussrate der Kraftstoffpumpen variieren, um Kraftstoff an verschiedene Orte des Kraftstoffsystems zu liefern. Als ein Beispiel kann ein DI-Kraftstoffpumpen-Tastgrad (auch als Tastgrad der DI-Pumpe bezeichnet) sich auf einen Bruchteil eines vollen DI-Kraftstoffpumpenvolumens, das zu pumpen ist, beziehen. So kann ein DI-Kraftstoffpumpen-Tastgrad von 10 % ein Einschalten eines elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils so, dass 10 % des DI-Kraftstoffpumpenvolumens gepumpt werden können, repräsentieren. Ein Treiber (nicht dargestellt), der elektronisch mit dem Controller 12 gekoppelt ist, kann verwendet werden, um ein Steuersignal an die LPP 208 zu senden, um je nach Bedarf die Ausgabe (z. B. Geschwindigkeit, Abgabedruck) der LPP 208 anzupassen. Die Kraftstoffmenge, die an die Gruppe der Direkteinspritzvorrichtungen über die DI-Kraftstoffpumpe 228 geliefert wird, kann durch Anpassen und Koordinieren der Ausgabe der LPP 208 und der DI-Kraftstoffpumpe 228 angepasst werden. Beispielsweise kann der Controller 12 die LPP 208 durch ein Rückkopplungssteuerschema durch Messen des Niederdruckpumpen-Abgabedrucks in dem zweiten Kraftstoffkanal 290 (beispielsweise mit dem Drucksensor 234) und Steuern der Ausgabe der LPP 208 in Übereinstimmung mit dem Erreichen eines gewünschten Niederdruckpumpen-Abgabedrucks (beispielsweise Sollwerts) steuern.
  • 3 veranschaulicht eine beispielhafte DI-Kraftstoffpumpe 228, die in dem Kraftstoffsystem 8 von 2 gezeigt ist. Wie vorher in Bezug auf 2 erwähnt erhält die DI-Pumpe 228 Kraftstoff bei einem niedrigeren Druck von der LPP 208 über den zweiten Kraftstoffkanal 290. Ferner beaufschlagt die DI-Pumpe 228 den Kraftstoff mit einem höheren Druck, bevor sie den Kraftstoff in die Direkteinspritzkraftstoffleiste 250 und die zweite Gruppe von Einspritzvorrichtungen 252 (oder Direkteinspritzvorrichtungen) über den zweiten Kraftstoffkanal 232 pumpt. Es ist anzumerken, dass die DI-Kraftstoffpumpe 228 auch als DI-Pumpe 228 bezeichnet werden kann.
  • Ein DI-Kraftstoffpumpeneinlass 399 kann Kraftstoff über den zweiten Kraftstoffkanal 290 von dem LPP-Rückschlagventil 209, das mit der LPP 208 fluidisch gekoppelt ist, empfangen und kann den Kraftstoff zu einem Einlassrückschlagventil 313 und einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil 312 leiten. Genauer kann der Kraftstoff aus dem DI-Kraftstoffpumpeneinlass 399 über eine erste Leitung 321 in der DI-Kraftstoffpumpe 228 empfangen werden, der kann dann in einen Stufenraum 318 geleitet werden. Der Stufenraum 318 kann ein Bereich mit variablem Volumen in einer Bohrung 350 der DI-Kraftstoffpumpe 228 sein, der unterhalb eines Pumpenkolbens 306 (oder unter einem Kolbenboden 307 des Pumpenkolbens 306) ausgebildet ist. Die Hin- und Herbewegung des Pumpenkolbens 306 kann das Volumen des Stufenraums 318 variieren. Aus dem Stufenraum 318 kann Kraftstoff durch die zweite Leitung 322 in Richtung jeweils des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils 312 (SACV 312) und des Einlassrückschlagventils 313 strömen. Wie in 3 dargestellt kann das Einlassrückschlagventil 313 in die dritte Leitung 324 gekoppelt sein, während das SACV 312 in die vierte Leitung 326 gekoppelt ist.
  • An sich kann ein erster Teil des Kraftstoffs von der zweiten Leitung 322 zu dem Einlassrückschlagventil 313 über die dritte Leitung 324 fließen und ein zweiter Teil des Kraftstoffs von der zweiten Leitung 322 in Richtung des SACV 312 über die vierte Leitung 326 fließen. Das Einlassrückschlagventil 313 kann dem Einlass 303 der Verdichtungskammer 308 in der DI-Pumpe 228 vorgeschaltet positioniert sein. Das Einlassrückschlagventil 313 kann also fluidisch mit der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 kommunizieren. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die Verdichtungskammer 308 Kraftstoff weitgehend von dem Einlassrückschlagventil 313 erhalten kann. Der Einlass 303 kann mit Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil 313 versorgt werden, das Kraftstoff durch die dritte Leitung 324, durch die zweite Leitung 322, vorbei an dem Stufenraum 318 und über die erste Leitung 321 von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 208 erhalten kann, wie in 3 gezeigt ist. Das SACV 312 kann in der vierten Leitung 326 angeordnet sein und ein Einlass des SACV 312 kann somit mit der LPP 208 fluidisch kommunizieren. Speziell kann der Einlass des SACV 312 (nicht dargestellt) Kraftstoff über die vierte Leitung 326, durch die zweite Leitung 322, an dem Stufenraum 318 vorbei und über die erste Leitung 321 von der LPP 208 empfangen.
  • Ferner kann das SACV 312 dem Einlassanschluss 328 des Druckspeichers 340 vorgeschaltet positioniert sein. An sich kann ein Auslass des SACV 312 mit dem Druckspeicher 340 über die Einlassöffnung 328 fluidisch gekoppelt sein. Genauer kann der Druckspeicher 340 dem SACV 312 relativ zu dem Kraftstofffluss von der vierten Leitung 326 durch das SACV 312 in den Druckspeicher 340 über die Einlassöffnung 328 des Druckspeichers 340 nachgeschaltet angeordnet sein. Ferner kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 nicht in einer Reihe mit der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 sein.
  • Der Druckspeicher 340 kann ein Druckspeicher 340 sein, der eine Feder 334 umfasst, die mit dem Kolben 336 gekoppelt ist. Eine Federkonstante der Feder 334 kann ermöglichen, dass der Druckspeicherkolben 336 Druck auf den gespeicherten Kraftstoff in dem Druckspeicher 340 ausübt, falls dieser vorhanden ist. Es ist zu beobachten, dass der Druckspeicher 340 koaxial innerhalb der Bohrung 350 der DI-Kraftstoffpumpe 228 angeordnet ist. Es ist auch zu beachten, dass der Druckspeicherkolben 336 des Druckspeichers 340 in der Bohrung 350 derart angeordnet sein kann, dass eine Mittelachse des Druckspeicherkolbens 336 parallel zu einer Mittelachse der Bohrung 350 sein kann. In einem Beispiel kann die Mittelachse des Druckspeicherkolbens 336 die gleiche wie die Mittelachse der Bohrung 350 sein. Der Druckspeicherkolben kann auch als Kolben bezeichnet werden und kann eine elastomere Dichtung umfassen.
  • Wie oben erwähnt umfasst der Druckspeicher 340 die Feder 334, die mit dem Kolben 336 gekoppelt ist, wobei der Druckspeicherkolben 336 dazu ausgelegt sein kann, sich innerhalb der Bohrung 350 axial zu bewegen. Ferner kann sich der Druckspeicherkolben 336 axial zwischen zwei Anschlägen bewegen: einem ersten Anschlag 339 und einem zweiten Anschlag 335. Der erste Anschlag 339 kann in Richtung der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 angeordnet sein und kann somit niedriger relativ zu einer Richtung zu der Verdichtungskammer 308 sein. Der zweite Anschlag 335 kann in Richtung eines oberen Abschnitts des Druckspeichers 340 entfernt von der Verdichtungskammer 308 angeordnet sein. Zusätzlich ist der zweite Anschlag 335 näher an der Einlassöffnung 328 des Druckspeichers 340 relativ zu dem ersten Anschlag 339 dargestellt. An sich kann der Bereich 338 oberhalb des Druckspeicherkolbens 336 in der Bohrung 350 untergebracht sein. Genauer kann der Bereich 338 durch ein Oberteil 323 des Druckspeicherkolbens 336, die Wände der Bohrung 350 und ein Oberteil 329 der Bohrung 350 umgeben sein. In einigen Beispielen kann sich der Bereich 338 zu dem Oberteil des Druckspeichers 340 in Richtung der Einlassöffnung 328 erstrecken. Der Bereich 338 kann ein variables Volumen umfassen, wobei das Volumen basierend auf der Stellung des Druckspeicherkolbens 336 an einem ersten Anschlag 339, zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335 oder an dem zweiten Anschlag 335 variiert. Der erste Anschlag 339 kann eine axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 in Richtung der Verdichtungskammer 308 blockieren. Ähnlich kann der zweite Anschlag 335 eine Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 in Richtung der Oberseite 329 der Bohrung 350 blockieren. Ein Beispiel für die DI-Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Anordnung, bei der die Druckspeicherverdrängung die Pumpenkolbenverdrängung übertrifft, um die Ereignisse zu reduzieren, bei denen der Druckspeicherkolben den zweiten Anschlag 335 (oder oberen Anschlag) berühren würde.
  • Es wird beobachtet, dass der Druckspeicher 340 fluidisch mit der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 kommunizieren kann. Ferner kann der Druckspeicher 340 über der Verdichtungskammer 308 positioniert sein. Genauer kann der Druckspeicher 340 in Richtung eines ersten Endes der Verdichtungskammer 308 angeordnet sein, wobei das erste Ende in Richtung eines oberen Abschnitts der Verdichtungskammer 308 liegt.
  • Der erste Teil des Kraftstoffs kann über das Einlassrückschlagventil 313 in die Verdichtungskammer 308 geliefert werden und dieser erste Teil des Kraftstoffs kann vor allem zum Pumpen in die DI-Kraftstoffleiste 250 verwendet werden. Der zweite Teil des Kraftstoffs, der durch das SACV 312 fließt (egal, ob das SACV eingeschaltet ist und als Rückschlagventil fungiert oder für den Durchlasszustand ausgeschaltet ist), kann vor allem eine axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 ermöglichen und/oder sperren. Während eine Direkteinspritzung auftritt, kann es einen Netto-Kraftstofffluss mit Unterbrechungen durch das Einlassrückschlagventil 313 geben. Das SACV 312 kann auch einen Fluss mit Unterbrechungen erfahren, aber es kann keinen Netto-Kraftstofffluss durch das SACV 312 geben. Es wird darauf hingewiesen, dass ein nominaler (z. B. minimaler) Netto-Fluss durch das SACV 312 auftreten kann, wenn der Kraftstoff in dem Bereich 338 vorbei an einer Grenzfläche zwischen dem Druckspeicherkolben 336 und der Bohrung 350 in die Verdichtungskammer 308 entweicht.
  • In einem Beispiel kann dann, wenn der Druckspeicherkolben 336 in seiner untersten Position wie etwa dem ersten Anschlag 339 zu Beginn eines Pumpeneinlasstakts ist, kein Kraftstoff durch das SACV 312 fließen. Daher kann der zweite Teil des Kraftstoffs verringert (z. B. minimal) sein oder nicht auftreten. Genauer kann Kraftstoff, der den Stufenraum 318 verlässt, nicht in die vierte Leitung 326 in das SACV 312 fließen (kein Netto-Fluss). Wenn der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 ist, kann der Bereich 338 mit Kraftstoff gefüllt werden. Dementsprechend kann kein zusätzlicher Kraftstoff in den Bereich 338 durch das SACV 312 fließen. Es kann jedoch eine signifikante Menge an Kraftstoff durch das Einlassrückschlagventil 313 (als der erste Teil des Kraftstoffs) in die Verdichtungskammer 308 der DI-Pumpe 228 strömen.
  • In einem weiteren Beispiel kann dann, wenn der Druckspeicherkolben 336 in seiner höchsten Position ist (so dass der Bereich 338 wesentlich kleiner ist), z. B. an dem zweiten Anschlag 335, zu Beginn des Pumpeneinlasstakts Kraftstoff anfänglich nicht in das Einlassrückschlagventil 313 fließen. Da der Druckspeicherkolben 336 nicht an dem ersten Anschlag 339 ist und der Pumpenkolben 306 sich in den Ansaugtakt bewegt, kann Kraftstoff in den Bereich 338 durch das SACV 312 fließen. Wenn der Pumpenkolben 306 den Ansaugtakt beginnt, kann sich der Druckspeicherkolben 336 deshalb nach unten in Richtung des ersten Anschlags 339 gemeinsam mit dem Pumpenkolben 306 bewegen. Hierbei kann Kraftstoff zuerst durch die vierte Leitung 326 in das SACV 312 fließen und darauf in den Einlassanschluss 328 des Druckspeichers 340 und dort hindurch in den Bereich 338 fließen. Wenn Kraftstoff in den Bereich 338 strömt, kann sich der Druckspeicherkolben 336 in Richtung des ersten Anschlags 339 bewegen. Zum Beispiel kann sich der Druckspeicherkolben 336 in dem Pumpeneinlasstakt synchron mit dem Pumpenkolben 306 bewegen. Somit kann gegen Anfang des Einlasstakts in der Pumpe ein größerer Teil des Kraftstoffs durch das SACV 312 fließen. An sich kann der zweite Teil des Kraftstoffs größer als der erste Teil des Kraftstoffs (der durch das Einlassrückschlagventil 313 fließt) an dem Beginn des Einlasstakts in der DI-Kraftstoffpumpe sein. Sobald der Druckspeicherkolben 336 den ersten Anschlag 339 berührt und dort anliegt und eine weitere axiale Bewegung nach unten blockiert ist, hört der Kraftstofffluss durch das SACV 312 auf. Des Weiteren kann nun Kraftstoff in die Verdichtungskammer 308 überwiegend aus dem Einlassrückschlagventil 313 gesaugt werden. Hierbei kann der erste Teil des Kraftstoffs größer als der zweite Teil des Kraftstoffs sein.
  • Die Verdichtungskammer 308 kann in erster Linie Kraftstoff aus dem Einlassrückschlagventil 313 empfangen. In einigen Beispielen kann die Verdichtungskammer 308 eine wesentlich kleinere Kraftstoffmenge über das SACV 312 und aus dem Bereich 338 in der Form eines nominalen Entweichens an einer Außenfläche des Druckspeicherkolbens 336 empfangen (d. h. einem Spalt zwischen Außenfläche des Druckspeicherkolbens 336 und der Bohrung 350). Genauer kann der erste Teil des Kraftstoffs in der Verdichtungskammer 308 durch den Einlass 303 der Verdichtungskammer 308 über das Einlassrückschlagventil 313, das in die dritte Leitung 324 gekoppelt ist, erhalten werden. Der zweite Teil des Kraftstoffs kann über das SACV 312 in den Bereich 338 des Druckspeichers 340 an der Feder 334 vorbei fließen. Der zweite Teil des Kraftstoffs kann dann an dem Druckspeicherkolben 336 vorbei in Richtung der Verdichtungskammer 308 entweichen. Ein nominales Entweichen kann auch während eines Verdichtungstakts in der DI-Pumpe in umgekehrter Richtung von der Verdichtungskammer 308 in den Bereich 338 auftreten. An sich kann ein Spalt zwischen dem Druckspeicherkolben 336 (oder dem Kolben 336) und der Bohrung 350 vorhanden sein, so dass Kraftstoff an dem Druckspeicherkolben 336 vorbei in die Verdichtungskammer 308 entweichen kann oder umgekehrt. Der Kraftstoff, der über den Druckspeicherkolben 336 entweicht, kann die Schmierung unterstützen, kann aber weitgehend unabhängig von der Pumpfunktion sein. Es versteht sich, dass der an dem Druckspeicherkolben vorbei (aus dem Bereich 338 in Richtung der Verdichtungskammer oder in den Bereich 338 aus der Verdichtungskammer 308) entweichende Kraftstofffluss klein (beispielsweise minimal) sein kann.
  • Der in der Verdichtungskammer 308 empfangene Kraftstoff kann nach seinem Durchgang durch die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 mit Druck beaufschlagt werden und durch den Pumpenauslass 304 an die zweite Kraftstoffleiste 250 und die Direkteinspritzvorrichtungen 252 geliefert werden. In dem dargestellten Beispiel kann die Direkteinspritzpumpe 228 eine mechanisch angetriebene Verdrängerpumpe sein, die den Pumpenkolben 306 und eine Kolbenstange 320 (auch als Kolbenpleuel 320 bezeichnet), die Verdichtungskammer 308 (hier auch als Pumpenverdichtungskammer bezeichnet) und den Stufenraum 318 umfasst. Wenn der Pumpenkolben 306 in 3 an einem unteren Totpunkt (UT) ist, kann die Pumpenverdrängung als ein Verdrängungsvolumen 377 dargestellt werden. Die Verdrängung der DI-Pumpe kann als der Bereich, der von dem Pumpenkolben 306 überstrichen wird, während er sich von dem oberen Totpunkt (OT) zu dem UT und umgekehrt bewegt, gemessen werden. Ein zweites Volumen ist ebenfalls in der Verdichtungskammer 308 vorhanden, wobei das zweite Volumen ein Freiraumvolumen 378 der DI-Kraftstoffpumpe ist. Das Freiraumvolumen definiert den Bereich in der Verdichtungskammer 308, der verbleibt, wenn der Pumpenkolben 306 an dem OT ist. Mit anderen Worten bildet die Kombination aus Verdrängungsvolumen 377 und Freiraumvolumen 378 die Verdichtungskammer 308. Das Freiraumvolumen 378 (auch als Totvolumen 378 bezeichnet) kann ein variables Volumen in der DI-Pumpe 228 sein. Das Freiraumvolumen 378 kann geringer (z. B. an einem Minimum) sein, wenn der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 positioniert sein. Auf der anderen Seite kann das Freiraumvolumen 378 höher (z. B. bei einem Maximum) sein, wenn der Druckspeicherkolben 336 an dem zweiten Anschlag 335 positioniert ist. Das Freiraumvolumen 378 kann dann den Bereich 337 umfassen, der unterhalb der Bodenfläche 384 (und über dem ersten Anschlag 339) des Druckspeicherkolbens 336 ausgebildet ist.
  • Der Pumpenkolben 306 umfasst einen Kolbenkopf 305 und einen Kolbenboden 307. Der Stufenraum und die Verdichtungskammer können Hohlräume enthalten, die auf gegenüberliegenden Seiten des Pumpenkolbens positioniert sind. In einem Beispiel kann ein Antriebsnocken 310 mit der Kolbenstange 320 der DI-Pumpe 228 in Berührung sein und dazu ausgelegt sein, den Pumpenkolben 306 von dem UT zu dem OT und umgekehrt anzutreiben und dadurch die Bewegung (beispielsweise eine Hin- und Herbewegung) zu erzeugen, die notwendig ist, um Kraftstoff durch die Verdichtungskammer 308 zu pumpen. Der Antriebsnocken 310 umfasst vier Vorsprünge und vollführt eine Umdrehung pro zwei Kraftmaschinenkurbelwellenumdrehungen.
  • Der Pumpenkolben 306 bewegt sich in der Bohrung 350 nach oben und unten, um Kraftstoff zu pumpen. Die DI-Kraftstoffpumpe 228 ist in einem Verdichtungstakt, wenn sich der Pumpenkolben 306 in eine Richtung bewegt, die das Volumen des Verdrängungsvolumens 377 in der Verdichtungskammer 308 reduziert. Umgekehrt ist Direkteinspritzpumpe 228 ist in einem Ansaug- oder Einlasstakt, wenn der Pumpenkolben 306 sich in eine Richtung bewegt, die das Volumen des Verdrängungsvolumens 377 in der Verdichtungskammer 308 erhöht.
  • Wie in 3 dargestellt kann der Druckspeicher 340 koaxial innerhalb der Bohrung 350 der DI-Kraftstoffpumpe angeordnet sein. Wie bereits erwähnt kann der Druckspeicherkolben 336 (und der Druckspeicher 340) an dem ersten Ende der Verdichtungskammer 308 angeordnet sein. Der Pumpenkolben 306 kann in Richtung eines zweiten Endes der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 angeordnet sein. Somit kann die Verdichtungskammer 308 durch die Bohrung 350 (genauer gesagt Wänden der Bohrung 350), den Druckspeicher 340 (genauer gesagt den Druckspeicherkolben 336 oder den Kolben 336 des Druckspeichers) und den Pumpenkolben 306 umgeben sein. An sich können der Druckspeicherkolben 336 und der Pumpenkolben 306 sich an gegenüberliegenden Seiten der Verdichtungskammer 308 befinden. Mit anderen Worten können der Pumpenkolben 306 und der Druckspeicherkolben 336 einander gegenüber mit der Verdichtungskammer 308 dazwischen angeordnet sein. An sich kann der Pumpenkolben 306 gegenüber von dem Druckspeicherkolben 336 in der Verdichtungskammer 308 angeordnet sein. Weiterhin wird erkannt werden, dass der Druckspeicher 340 und der Pumpenkolben 306 innerhalb der gleichen, gemeinsamen Bohrung 350 der DI-Kraftstoffpumpe 228 positioniert sein können. Somit teilen sich der Druckspeicher 340 und der Pumpenkolben 306 die Bohrung 350 der DI-Kraftstoffpumpe 228. Mit anderen Worten kann die Pumpenkolbenbohrung die gleiche wie eine Bohrung sein, in der sich der Druckspeicherkolben des Druckspeichers 340 axial bewegt, und mit dieser übereinstimmen.
  • Es wird erkannt werden, dass sich der Druckspeicher 340 gegenüber von dem Pumpenkolben 306 befinden kann. Mit anderen Worten ist der Druckspeicher 340 an einem ersten Ende der Bohrung 350 positioniert, während der Pumpenkolben 306 an einem zweiten Ende der Bohrung 350 positioniert ist, wobei das erste Ende der Bohrung 350 und das zweite Ende der Bohrung 350 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
  • Der Controller 12 kann dazu ausgelegt sein, einen Kraftstofffluss durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 durch Einschalten oder Ausschalten eines Elektromagneten in dem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil 312 (basierend auf der Elektromagnetventilanordnung) synchron mit dem Antriebsnocken 310 zu regulieren. Dementsprechend kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 in zwei Betriebsarten betrieben werden. In einer ersten Betriebsart kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 eingeschaltet und aktiviert werden, um die Kraftstoffmenge, die sich durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 in einer Stromaufwärtsrichtung von dem Bereich 338 über den Einlassanschluss 328 des Druckspeichers 340 in Richtung der vierten Leitung 326 bewegt, zu begrenzen (z. B. zu sperren). In der ersten Betriebsart (oder der Betriebsart mit variablem Druck) kann Kraftstoff im Wesentlichen von stromaufwärts des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils (SACV) 312 durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 nach stromabwärts des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils 312 und in Richtung des Einlassanschlusses 328 des Druckspeichers 340 fließen. Das heißt, dass der Kraftstofffluss von der vierten Leitung 326 durch das SACV 312 in den Einlassanschluss 328 des Druckspeichers 340 und darauf in den Bereich 338 erlaubt sein kann. Ferner kann das SACV 312 einen Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 nach stromaufwärts des SACV 312 behindern. An sich kann das SACV 312 in der ersten Betriebsart als Rückschlagventil fungieren, wenn es eingeschaltet und nicht im Durchlasszustand ist.
  • Ein erstes Beispiel für den Betrieb des SACV 312 in der ersten Betriebsart kann ein Tastgrad der DI-Kraftstoffpumpe 228 von 100 % sein, wobei der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 (z. B. dem unteren Anschlag in Richtung der Verdichtungskammer 308) angeordnet sein kann und durch die Pumpenkolbentakte im Wesentlichen stationär sein kann. Zum Beispiel kann der Druckspeicherkolben über hydraulische Verfahren an dem ersten Anschlag 339 stationär gehalten werden. Der Tastgrad der DI-Kraftstoffpumpe von 100 % kann verwendet werden, wenn volle Pumptakte für den Kraftmaschinenbetrieb angefordert sind. Die Position des Druckspeicherkolbens 336 kann sich durch den Pumpenbetrieb nicht ändern, da das SACV 312 im Wesentlichen den Kraftstofffluss aus Bereich 338 (von stromabwärts des SACV 312) blockiert, indem es als Rückschlagventil fungiert. Mit anderen Worten kann Kraftstoff weitgehend in dem Bereich 338 zwischen dem Einlass 328 und dem Druckspeicherkolben 336 eingeschlossen sein, was eine Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 in Richtung des zweiten Anschlags 335 hemmt. In einigen Beispielen kann jedoch eine kleinere Menge des Kraftstoffs, der in dem Bereich 338 eingeschlossen ist, über den Rand des Druckspeicherkolbens 336 (z. B. zwischen dem Rand des Druckspeicherkolbens 336 und der Bohrung 350) in die Verdichtungskammer 308 und umgekehrt (von der Verdichtungskammer 308 in den Bereich 338) entweichen. Das Entweichen kann auf einer Druckdifferenz zwischen dem Bereich 338 und der Verdichtungskammer 308 beruhen. Somit kann in dem ersten Beispiel des Tastgrads der DI-Kraftstoffpumpe von 100 % im Wesentlichen der gesamte zweite Teil des Kraftstoffs, der von dem Einlassrückschlagventil 313 in der Verdichtungskammer 308 empfangen wird, durch den steigenden Pumpenkolben 306 verdrängt werden und kann die Verdichtungskammer 308 und die DI-Kraftstoffpumpe 228 über ein Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 in die Kraftstoffleiste 250 verlassen.
  • Ein zweites Beispiel für den SACV-Betrieb in der ersten Betriebsart kann ein Tastgrad der DI-Kraftstoffpumpe von 50 % als Antwort auf eine Anforderung von geringerem Kraftstofffluss in die DI-Kraftstoffleiste 250 sein. Hierbei kann das SACV 312 während des Ansaugtakts und eines ersten Teils des Verdichtungstakts (der DI-Pumpe) in dem Durchlasszustand funktionieren. Der Druckspeicherkolben 336 kann an einem Anfang des Saugtakts an dem ersten Anschlag 339 angeordnet sein. Wenn der Druckspeicherkolben 336 nicht an dem ersten Anschlag 339 positioniert ist, sondern zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335, kann der zweite Teil des Kraftstoffs aus der zweiten Leitung 322 durch den SACV 312 in den Bereich 338 des Druckspeichers fließen, da eine axiale Abwärtsbewegung des Druckspeicherkolbens 336 in Richtung des ersten Anschlags 339 während des Ansaugtakts auftritt. Der zweite Teil des Kraftstoffs kann durch das SACV 312 fließen, wenn sich der Pumpenkolben 306 in dem Ansaugtakt nach unten bewegt, was das Freiraumvolumen 378 erhöht. Nachdem die Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 durch den ersten Anschlag 339 behindert wird, kann der niedrigere Druck in der Verdichtungskammer 308 (während des Saugtakts) zusätzlichen Kraftstoff aus dem Einlassrückschlagventil 313 ansaugen. Dieser zusätzliche Kraftstoff (oder der erste Teil des Kraftstoffs), der über das Einlassrückschlagventil 313 empfangen wird, kann direkt in die Verdichtungskammer 308 gelangen.
  • Für den ersten Teil (z. B. 50 %) des Verdichtungstakts kann das SACV 312 offen bleiben, so dass Kraftstoff von dem Bereich 338 durch das SACV 312 bis stromauf des SACV 312 fließen kann, während sich der Pumpenkolben in Richtung OT-Stellung bewegt. Der Druckspeicherkolben 336 kann sich auch gemeinsam mit dem Pumpenkolben 306 in dem Verdichtungstakt nach oben bewegen, was den Kraftstoff in dem Bereich 338 antreibt, durch das SACV 312 in Richtung der vierten Leitung 326 zu fließen. An sich ist der Kraftstofffluss vielleicht nicht in Richtung der DI-Kraftstoffleiste 250 oder der Kraftmaschine gerichtet. Etwa auf halber Strecke (z. B. 50 %) durch den Verdichtungstakt des Pumpenkolbens 306 kann das SACV 312 geschlossen werden (oder eingeschaltet werden, um als Rückschlagventil zu fungieren), was den Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 behindert. Folglich kann die Aufwärtsbewegung des Druckspeicherkolbens 336 nun blockiert sein und der Druck in der Verdichtungskammer 308 kann in der zweiten Hälfte des Verdichtungstakts rasch steigen. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn der Kraftstofffluss durch das SACV 312 gesperrt ist, die Position des Druckspeicherkolbens 336 fest sein kann und der Druckspeicherkolben 336 beispielsweise hydraulisch stationär gehalten werden kann. Wenn der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 308 den Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 übersteigt, kann der restliche Teil (beispielsweise 50 %) des Verdichtungstakts Kraftstoff an die DI-Kraftstoffleiste 250 und die Kraftmaschine liefern. Hierbei kann sich der Pumpenkolben 306 in dem Restteil des Verdichtungstakts weiter nach oben in Richtung des Freiraumvolumens 378 bewegen, während der Druckspeicherkolben 336 stationär bleibt.
  • Somit kann das SACV 312 eine Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 regulieren, indem Kraftstofffluss durch das SACV 312 in den (und aus dem) Bereich 338 ermöglicht oder blockiert wird. Ferner kann das SACV 312 auch den Druck (sowie das Volumen) in der Verdichtungskammer (und in der DI-Kraftstoffleiste) regulieren.
  • In einer zweiten Betriebsart kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 ausgeschaltet und effektiv unwirksam gemacht werden, so dass sich Kraftstoff vor und hinter das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 bewegen kann (auch als Durchlasszustand bezeichnet). Hierbei kann die Position des Druckspeicherkolbens 336 nicht fest sein, da Kraftstoff (in den und) aus dem Bereich 338 vorbei an der Einlassöffnung 328 durch das SACV 312 in Richtung stromaufwärts des SACV 312 fließen kann. Die zweite Betriebsart kann eine mechanische Betriebsart sein oder auch als Betriebsart mit Standarddruck bezeichnet werden. Da sich der Druckspeicherkolben 336 in dieser mechanischen Betriebsart axial bewegen kann, kann er für zumindest einen Teil des Verdichtungstakts Kraftstoff speichern. Kraftstoff kann in dem Druckspeicher 340 gespeichert werden, wenn der Druckspeicherkolben 336 nicht an den ersten Anschlag 339 angeordnet ist, sondern zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335 positioniert ist. Ferner kann Kraftstoff in dem Druckspeicher 340 gespeichert werden, wenn der Pumpenkolben 306 einen Verdichtungstakt ausführt und, da der Druckspeicherkolben 336 sich gleichzeitig nach oben in Richtung des zweiten Anschlags 335 verschiebt, ein Bereich 337 unter der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 erzeugt wird. An sich kann der Bereich 337 als ein Teil des Freiraumvolumens 378 angesehen werden. Wenn das SACV 312 in der Durchlassstellung ist, kann sich der Druckspeicherkolben 336 synchron mit dem Pumpenkolben 306 bewegen und ein Standarddruck kann in der Verdichtungskammer 308 für mindestens eine Zeitdauer eines Verdichtungstakt in der DI-Kraftstoffpumpe 228 etabliert werden. Wenn der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 den Standarddruck übersteigt, kann Kraftstoff in der Verdichtungskammer (und dem Druckspeicher 340) nicht über das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 hinausgeschoben werden. Wenn jedoch der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 niedriger als der Standarddruck ist, kann zumindest eine erste Kraftstoffmenge, die in dem Druckspeicher 340 gespeichert ist, während des Verdichtungstakts zusammen mit einer zweiten Kraftstoffmenge aus der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffleiste 250 zugeführt werden.
  • Es ist zu beachten, dass anstelle der Umsetzung des Rückschlagventils als Standardstellung in einer alternativen Ausführungsform der DI-Kraftstoffpumpe eine Standardstellung des SACV 312 eine vollständig geschlossene Stellung sein kann. Das SACV 312 kann etwa bei der Hälfte (oder in der Mitte) eines Ansaugtakts in der DI-Kraftstoffpumpe geschlossen sein, was es ermöglichen würde, den Druckspeicherkolben an einer Position auf halbem Weg zu fixieren. Die Position auf halbem Weg des Druckspeicherkolbens kann eine Position des Druckspeicherkolbens 336 zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335 sein, die auf halber Strecke des Ansaugtaktes erreicht wird. Ferner kann jeglicher in der Verdichtungskammer erwünschter zusätzlicher Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil 313 zugeführt werden. An sich kann die Verdichtungskammer 308 während eines verbleibenden Teils (z. B. der Hälfte) des Ansaugtakts überfüllt sein. Hierbei kann Kraftstoff bei dem Standarddruck (wie er durch die Feder in dem Druckspeicher festgelegt ist) gelagert werden. Es ist ersichtlich, dass ein mögliches Problem mit der obigen Ausführungsform eine Kavitation des Kraftstoffs in dem Bereich 338 des Druckspeichers 340 sein kann.
  • In anderen Ausführungsformen könnte das Rückschlagventil innerhalb des SACV 312 mit einem Absperrventil ersetzt werden. Mit anderen Worten kann ein binäres Absperrventil, das zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position verstellbar ist, anstelle des dargestellten Beispiels, das das SACV 312 als eine Kombination aus einem offenen Ventil und einem Rückschlagventil darstellt, verwendet werden.
  • Beim Pumpenbetrieb in der Betriebsart mit variablem Druck oder der ersten Betriebsart kann das SACV 312 dazu ausgelegt sein, um die Masse (oder das Volumen) des Kraftstoffs, der in der DI-Kraftstoffpumpe 228 verdichtet ist, zu regulieren. In einem Beispiel kann der Controller 12 eine Schließzeitvorgabe des SACV 312 anpassen, um die verdichtete Kraftstoffmasse zu regulieren. Beispielsweise kann ein Schließen des SACV 312 zu einem späteren Zeitpunkt relativ zu dem Kolbenverdichtungstakt (beispielsweise sinkt das Volumen der Verdichtungskammer) die Menge an Kraftstoffmasse, die aus der Verdichtungskammer 308 an den Pumpenauslass 304 geliefert wird, verringern, da Kraftstoff in dem Bereich 338 vielleicht durch das SACV 312 austreten kann. Wenn der Kraftstoff in dem Bereich 338 verringert wird, kann sich der Druckspeicherkolben 336 nach oben verschieben, was das Freiraumvolumen 378 erhöht. Folglich kann Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 in den Bereich 337 (nicht in 3 angegeben), der unter der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 ausgebildet ist, verdrängt werden, wenn sich der Druckspeicherkolben 336 in Richtung des zweiten Anschlags 335 verschiebt, bevor sich das SACV schließt.
  • Im Gegensatz dazu kann ein frühes Schließen des SACV relativ zu der Kolbenverdichtung die Menge an Kraftstoffmasse, die aus der Verdichtungskammer 308 an den Pumpenauslass 304 geliefert wird, erhöhen, da weniger des Kraftstoffs, der aus dem Bereich 338 verdrängt wird, durch das elektronisch gesteuerte SACV 312 (in umgekehrter Richtung in Stromaufwärtsrichtung des SACV 312) fließen kann, bevor es geschlossen wird. Dementsprechend kann die Verschiebung des Druckspeicherkolbens 336 in Richtung des zweiten Anschlags 335 kleiner im Vergleich zu der bei dem späteren Schließen des SACV sein. Ferner kann das Volumen des Bereichs 337, der unter der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 ausgebildet sein kann, aufgrund der Aufwärtsverschiebung des Druckspeicherkolbens 366 reduziert werden.
  • Sowohl in der Betriebsart mit Standarddruck als auch in der Betriebsart mit variablem Druck kann das Vorhandensein des Druckspeicherkolben 336 und der Feder 334 einen minimalen Druck in der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste 250 (Standarddruck) ermöglichen. Sobald der Druck in der Verdichtungskammer 308 über den Standarddruck steigt, wie es in der Betriebsart mit variablem Druck der Fall wäre, ist der Standarddruck vielleicht nicht relevant. Der Kraftstoffleisten-Druckanstieg in der DI-Kraftstoffleiste 250 kann dann das Ergebnis einer zusätzlichen Kraftstoffmenge, die aus der Verdichtungskammer 308 in die DI-Kraftstoffleiste 250 gedrückt wird, sein.
  • Öffnungs- und Schließzeitvorgaben des SACV 312 können mit Taktzeitvorgaben der DI-Kraftstoffpumpe 228 koordiniert werden. Das Einlassabsperrventil 313 öffnet sich, um, erst nachdem der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 stationär ist, zu ermöglichen, dass Kraftstoff von der dritten Leitung 324 in die Verdichtungskammer 308 fließt.
  • Wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 deaktiviert ist (z. B. nicht elektrisch eingeschaltet ist) und die DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck (oder der zweiten Betriebsart) betrieben wird, arbeitet das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 in einer Durchlassbetriebsart. In dieser Betriebsart kann die Position des Druckspeicherkolbens 336 variabel sein, da kein Kraftstoff in dem Bereich 338 eingeschlossen ist. An sich kann Kraftstoff durch das SACV 312 in den und aus dem Bereich 338 fließen. Somit kann der Druckspeicher 340 Kraftstoff innerhalb eines Bereichs(z. B. des Bereichs 337) unterhalb des Druckspeicherkolbens 336 und über dem ersten Anschlag 339 speichern. Insbesondere kann Kraftstoff zwischen einer Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 und dem ersten Anschlag 339 gespeichert werden. An sich kann ein Teil des Kraftstoffs auch in dem Freiraumvolumen 378 gespeichert werden, wenn der Pumpenkolben 306 in der OT-Stellung ist. Das Freiraumvolumen 378 kann ein Volumen der Verdichtungskammersein, das geschätzt wird, wenn der Pumpenkolben 306 am OT ist, wobei die Schätzung das Volumen ist, das durch die Oberseite 305 des Pumpenkolbens 306, die Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336, die Wände der Bohrung 350, das Einlassrückschlagventil 313 und das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 begrenzt ist. Dieses Freiraumvolumen kann variabel sein. An sich kann bei diesem Freiraumvolumen zwischen einem festen Teil und einem variablen Teil, der positiv wird, wenn der Druckspeicherkolben 336 von dem ersten Anschlag 339 (auch als der untere Anschlag 339 bezeichnet) ansteigt und der Bereich 337 größer wird, unterschieden werden.
  • Wenn das SACV 312 in der Durchlassbetriebsart ist und der Druckspeicherkolben 336 nicht in Kontakt mit entweder dem ersten Anschlag oder dem zweiten Anschlag ist, kann der Druck des in dem Speicher 340 gespeicherten Kraftstoffs auf einer Federkonstante der Feder 334 beruhen, und zwar vor allem während eines Teils eines Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe. In einem weiteren Beispiel kann der Druck des in dem Druckspeicher 340 gespeicherten Kraftstoffs auf einer Federkonstante der Feder 334 zusätzlich zu dem Pumpeneinlassdruck bei 399 basieren. Hierbei kann eine Kraft von der Feder 334 auf den Druckspeicherkolben 336 ausgeübt werden, der ermöglicht, dass Kraftstoff bei einem gewünschten Standarddruck gespeichert wird. Ferner kann der Standarddruck höher als ein Druck an einem Auslass der LPP 208 sein. Der Druckspeicher 340 kann somit den Druck innerhalb der Verdichtungskammer 308 und der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste 250 regulieren.
  • Das Regulieren des Drucks in der Verdichtungskammer 308 ermöglicht, dass sich eine Druckdifferenz zwischen der Kolbenoberseite 305 und der Kolbenunterseite 307 bildet. Der Druck in der Verdichtungskammer 308 kann bei dem gewünschten Standarddruck liegen, während der Druck in dem Stufenraum 318 bei dem Druck des Auslasses der Niederdruckpumpe (beispielsweise 5 bar) liegen kann. Genauer kann der Druck an dem Kolbenboden 305 bei einem Regulationsdruck sein, der auf der Federkonstante der Feder 334 (z. B. 15 bar) basiert. Die Druckdifferenz ermöglicht, dass Kraftstoff von der Kolbenoberseite 305 (oder der Verdichtungskammer 308) zu der Kolbenunterseite 307 (oder dem Stufenraum 318) durch einen Zwischenraum zwischen dem Pumpenkolben 306 und der Pumpenbohrung 350 sickert, wodurch eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 geschmiert wird.
  • So kann während Bedingungen, unter denen der DI-Kraftstoffpumpenbetrieb mechanisch reguliert wird, der Controller 12 das elektromagnetisch aktivierte Einlassrückschlagventil 312 deaktivieren und der Druckspeicher 340 kann den Druck in der zweiten Kraftstoffleiste 250 (und der Verdichtungskammer 308) regulieren. An sich kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 in einem Bereich variieren. Beispielsweise kann der Druck in der Verdichtungskammer einen durch den Druckspeicher festgelegten Wert nicht überschreiten. Ferner kann der Druck in der Verdichtungskammer am Ende eines jeden Pumptakts ungefähr zu dem Hebepumpendruck zurückkehren (z. B., wenn der Pumpenkolben 306 den UT erreicht). Eine axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens in der Betriebsart mit Standarddruck kann den Druck innerhalb der Verdichtungskammer 308 regulieren. Wenn beispielsweise der Druckspeicherkolben 336 in dem Saugtakt der DI-Pumpe in Richtung des ersten Anschlags 339 gezogen wird (und der Pumpenkolben im Wesentlichen an dem UT ist), kann der Druck in der Verdichtungskammer im Wesentlichen gleich dem an einem Auslass der Hebepumpe sein. Wenn andererseits der Druckspeicherkolben in dem Verdichtungstakt zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335 angeordnet ist und die Feder 334 eine Kraft auf den Druckspeicherkolben ausübt, kann der Druck in der Verdichtungskammer im Wesentlichen bei dem Standarddruck liegen. In einem Beispiel kann der gespeicherte Kraftstoff Kraftstoff sein, der in dem Freiraumvolumen 378 und dem Bereich 337 umfasst ist. In einem weiteren Beispiel kann der gespeicherte Kraftstoff zusätzlich zu dem Kraftstoff in dem Freiraumvolumen 378 und dem Bereich 337 Kraftstoff in der Verdichtungskammer 308 umfassen.
  • In einem Beispiel kann der Druckspeicher 340 ein 15-Bar-Druckspeicher sein. In einem weiteren Beispiel kann der Druckspeicher 340 ein 20-Bar-Druckspeicher sein. Ein Ergebnis dieses Regulierungsverfahrens besteht darin, dass die Kraftstoffleiste für zumindest einen Teil des Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe auf einen Mindestdruck (oder Standarddruck), der etwa bei der Druckeinstellung des Druckspeichers 340 liegt, geregelt wird. Wenn somit der Druckspeicher 340 ein 15-Bar-Druckspeicher ist, kann der Kraftstoffleistendruck in der zweiten Kraftstoffleiste 250 etwa 15 bar betragen, da der Speicherdruck 15 bar beträgt. In noch einem weiteren Beispiel kann dann, wenn der Druckspeicher 340 ein 15-bar-Druckspeicher ist, der Druck des in dem Druckspeicher gespeicherten Kraftstoffs von 20 bar (15 bar aus dem Druck des Druckspeichers plus 5 bar aus dem Hebepumpendruck) bis zu den etwa 5 bar des Hebepumpendrucks variieren. Der höhere Druck kann während eines Teils des Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe erreicht werden. Somit kann der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 308 auch während des Verdichtungstakts der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 auf den Standarddruck reguliert werden.
  • Während das obige Beispiel eine Variation des Verdichtungskammerdrucks zwischen einem Wert, der durch den Druckspeicher bestimmt wird, und dem Hebepumpendruck beschreibt, kann der Druckspeicher in einem weiteren Beispiel dazu in der Lage sein, sich (entlang seiner gesamten Wegstrecke) zu bewegen, während er den gleichen Druck bereitstellt. Jedoch ist dies vielleicht nicht möglich, da die Feder in dem Druckspeicher mehr Kraft bereitstellt, wenn sie zusammengedrückt wird.
  • Es versteht sich, dass das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 über den gesamten Betrieb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck in einem Durchlaufzustand deaktiviert und ausgeschaltet gehalten wird.
  • Der Betrieb des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils 312 (z. B. wenn eingeschaltet) kann zu erhöhtem NVH führen, weil das zyklische Betreiben des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils 312 ein Ticken erzeugen kann, wenn das Ventil aufsitzt oder vollständig gegen die voll geöffnete Ventilgrenze geöffnet ist. Darüber hinaus kann dann, wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 in der Durchlassbetriebsart ausgeschaltet ist, das NVH aus dem Ventilticken erheblich reduziert sein. Als ein Beispiel kann das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 ausgeschaltet sein und die DI-Pumpe kann in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden, wenn die Kraftmaschine im Leerlauf ist, da während Kraftmaschinenleerlaufbedingungen Kraftstoff im Wesentlichen über die Kanalkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird. An sich kann das NVH aus dem Ventilticken relativ gering sein, egal, ob Kraftstoff über Kanalkraftstoffeinspritzvorrichtungen bei 5 bar oder über Direkteinspritzung bei 20 bar eingespritzt wird.
  • Das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 (auch als Auslassrückschlagventil 316 bezeichnet) kann dem Auslass 304 der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 nachgeschaltet eingekoppelt sein. Das Auslassrückschlagventil 316 öffnet sich, um zu ermöglichen, dass Kraftstoff aus dem Auslass 304 der Verdichtungskammer 308 nur dann in die zweite Kraftstoffleiste 250 fließt, wenn ein Druck an dem Pumpenauslass 304 der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe 228 (beispielsweise ein Verdichtungskammer-Ausgabedruck) höher als der Kraftstoffleistendruck ist. In einer weiteren beispielhaften DI-Kraftstoffpumpe können der Einlass 303 in die Verdichtungskammer 308 und der Auslass 304 der gleiche Anschluss sein.
  • Ein Kraftstoffleisten-Druckentlastungsventil 314 ist parallel zu dem Auslassrückschlagventil 316 in einem parallelen Kanal 319, der von dem zweiten Kraftstoffkanal 232 abzweigt, angeordnet. Das Kraftstoffleisten-Druckentlastungsventil 314 kann Kraftstofffluss aus der Kraftstoffleiste 250 und dem zweiten Kraftstoffkanal 232 in die Verdichtungskammer 308 ermöglichen, wenn der Druck in dem parallelen Kanal 319 und dem zweiten Kraftstoffkanal 232 einen vorbestimmten Druck überschreitet, wobei der vorbestimmte Druck eine Entlastungsdruckeinstellung des Kraftstoffleisten-Druckentlastungsventils 314 ist. An sich kann das Kraftstoffleisten-Druckentlastungsventil 314 den Druck in der Kraftstoffleiste 250 regulieren (z. B. begrenzen). Das Kraftstoffleisten-Druckentlastungsventil 314 kann auf einen relativ hohen Entlastungsdruck eingestellt sein, so dass es nur als ein Sicherheitsventil fungiert, das keine Auswirkungen auf einen normalen Pump- und Direkteinspritzbetrieb hat.
  • Wie bereits beschrieben speichert der Druckspeicher 340 Kraftstoff (zumindest für einen Teil des Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe 228), wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil 312 deaktiviert ist und als eine Durchgangsöffnung fungiert und die DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck ist. Der Druckspeicher 340 kann Kraftstoff, der während eines jeweiligen Verdichtungstaktes nicht an die DI-Kraftstoffleiste 250 abgegeben wird, speichern. Für einen wesentlichen Teil des Verdichtungstakts kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 bei dem Druckspeichereinstellungsdruck (der beispielsweise auf dem Druckspeicherdruck basiert) liegen, der eine Druckdifferenz zwischen der Oberseite 305 des Pumpenkolbens 306 und der Unterseite 307 des Pumpenkolbens 306 bereitstellt. Der Druckspeicher 340 kann auch während eines Teils des Kolbeneinlasstakts (Kolbensaugtakts) einen positiven Druck auf den Pumpenkolben 306 ausüben, was die Poiseuille-Schmierung weiter verbessert. Darüber hinaus kann ein Teil der Verdichtungsenergie aus dem positiven Druck, der von dem Druckspeicher 340 auf den Pumpenkolben 306 ausgeübt wird, an eine Nockenwelle eines Antriebsnocken 310 übertragen werden. Daher kann ein wesentlicher Teil der Energie, die in dem Druckspeicher gespeichert ist, an den Pumpenkolben 306 in einem Anfangsteil des Einlasstakts des Pumpenkolbens 306 zurückgegeben werden.
  • Es ist zu beachten, dass, während die Pumpe 228 in 2 als ein Symbol ohne Einzelheiten gezeigt ist, 3 die Pumpe 228 in allen Einzelheiten zeigt. Es wird auch darauf hingewiesen, dass die DI-Pumpe 228 von 3 als ein illustratives Beispiel einer möglichen Anordnung für eine DI-Pumpe dargestellt ist, die in einer Betriebsart mit elektronischer Regelung (oder mit variablem Druck) als auch in einer Betriebsart mit Standarddruck oder mechanischer Regelung betrieben werden kann. Die Komponenten, die in 3 gezeigt sind, können entfernt und/oder verändert werden, während weitere Komponenten, die gegenwärtig nicht gezeigt sind, zu der DI-Kraftstoffpumpe 228 unter Beibehaltung der Fähigkeit, Hochdruckkraftstoff an eine Direkteinspritz-Kraftstoffleiste mit und ohne elektronische Druckregelung zu liefern, hinzugefügt werden können.
  • 4a und 4b stellen alternative Ausführungsformen der in 3 gezeigten DI-Kraftstoffpumpe dar. Eine DI-Kraftstoffpumpe 229, die in 4a dargestellt ist, ist mit Ausnahme einer Änderung des Durchmessers der Kolbenstange ähnlich zu der DI-Kraftstoffpumpe 228 von 3. Eine DI-Kraftstoffpumpe 227 von 4b ist mit Ausnahme des Durchmessers der Kolbenstange, die sich von der Kolbenstange in der DI-Kraftstoffpumpe 229 unterscheidet, ähnlich zu der in 4a gezeigten Pumpe 229. Es ist zu erkennen, dass viele Komponenten in der DI-Kraftstoffpumpe 229 von 4a und der DI-Kraftstoffpumpe 227 von 4b die gleichen sein können wie Komponenten, die in der DI-Kraftstoffpumpe 228 von 3 gezeigt sind. Daher sind die zuvor in 3 eingeführten Komponenten in ähnlicher Weise in 4a und 4b nummeriert und werden nicht erneut eingeführt. Ferner entfällt die Beschreibung dieser Komponenten in der Beschreibung von 4a und 4b.
  • Die alternative Ausführungsform von 4a kann eine Verminderung des Pumpenrückflusses mit sich bringen. Rückfluss kann in kolbenbetriebenen Pumpen wie etwa der in 3 gezeigten DI-Pumpe 228 auftreten, wobei ein Teil der gepumpten Flüssigkeit (in diesem Fall Kraftstoff) wiederholt in den und aus dem Stufenraum 318 in eine Niederdruckkraftstoffleitung wie beispielsweise den zweiten Kraftstoffkanal 290 gedrängt wird. Das Voranschreiten des Pumpenrückflusses kann wie folgt beschrieben werden: während des Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe, während sich der Pumpenkolben von dem unteren Totpunkt (UT) zu dem oberen Totpunkt (OT) bewegt, kann Fluid aus der Niederdruckkraftstoffleitung zu dem Stufenraum oder dem Volumen unter dem Kolben gesaugt werden. Während des Pumpensaugtakts (Einlasstakts), während der Pumpenkolben sich von dem OT zu dem UT bewegt, kann Fluid von der Unterseite des Kolbens (dem Volumen unter dem Kolben, dem Stufenraum 318) nach hinten in die Niederdruckleitung oder vorwärts in die zweite Leitung 322 gedrängt werden.
  • Der Pumpenrückfluss kann die Eigenfrequenz der Niederdruck-Kraftstoffversorgungsleitung anregen. Die wiederholte Umkehrung des Kraftstoffflusses von der Unterseite des Kolbens kann Pulsationen des Kraftstoffdrucks und des Kraftstoffflusses erzeugen, die zumindest teilweise zu einer Reihe von Problemen führen können. Eines dieser Probleme kann ein erhöhter Lärm sein, der durch die Flusspulsationen verursacht wird, wodurch zusätzliche Schalldämmkomponenten, die sonst nicht notwendig wären, erforderlich sind.
  • Der Pumpenrückfluss aus dem Stufenraum 318 von 3 kann durch Einbau einer breiteren Kolbenstange (z. B. der Kolbenstange mit einem größeren Durchmesser) in die DI-Kraftstoffpumpe reduziert werden. Wie in 4a gezeigt ist ein Außendurchmesser der Kolbenstange 420 in der DI-Kraftstoffpumpe 229 größer als der Außendurchmesser der Kolbenstange 320 in der DI-Kraftstoffpumpe 228 von 3. In dem gezeigten Beispiel ist der Außendurchmesser der Kolbenstange 420 (oder des Kolbenschafts 420) gleich oder im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Pumpenkolbens 406. Um auf einfache Weise zwischen dem Schaft und Kolben in 4a zu unterscheiden, ist der Durchmesser des Kolbenschaftes 420 geringfügig kleiner als der Durchmesser des Pumpenkolbens 406 gezeigt, während in Wirklichkeit die Durchmesser gleich sein können.
  • Somit kann der Stufenraum 318 von dem Kolbenschaft 420 in 4a verbraucht werden, wodurch das variable Volumen des Stufenraum s 318 auf der Rückseite des Pumpenkolbens 406 signifikant verringert wird. Mit anderen Worten ist kein leeres Volumen auf der Rückseite des Pumpenkolbens 406 zwischen dem Pumpenkolben und dem Schaft während der Bewegung des Pumpenkolbens vorhanden. Auf diese Weise kann, während sich der Pumpenkolben 406 (und der Kolbenschaft) von dem OT zu dem UT und umgekehrt bewegt, im Wesentlichen kein Kraftstoff in den zweiten Kraftstoffkanal 290 gedrängt und aus ihm gesaugt werden. Daher kann der Pumpenrückfluss an der Unterseite des Pumpenkolbens 406 deutlich verringert sein.
  • In einer in 4b gezeigten alternativen Ausführungsform ist der Kolben 408 mit dem Kolbenschaft 440 gekoppelt, wobei ein Außendurchmesser des Kolbenschaftes 440 etwa die Hälfte (z. B. 50 %) des Außendurchmessers des Kolbens 408 beträgt. An sich kann der Kolbenschaft 440 einen Außendurchmesser aufweisen, der im Wesentlichen halb so groß ist wie ein Außendurchmesser des Pumpenkolbens 408. In dieser Ausführungsform von 4b können der Verdichtungs- und der Einlasstakt des Pumpenkolbens 408 im Wesentlichen äquivalenten Fluss aus einer Niederdruckleitung wie beispielsweise dem zweiten Kraftstoffkanal 290 von der LPP 208 erzeugen.
  • Auf diese Weise kann ein beispielhaftes System einen Druckspeicher umfassen, der innerhalb einer Bohrung einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise angeordnet ist, wobei der Druckspeicher einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet ist. Der Druckspeicher kann oberhalb einer Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet sein und der Druckspeicher kann ferner in Fluidkommunikation mit der Verdichtungskammer sein. Die Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe kann Kraftstoff über ein Einlassrückschlagventil erhalten, wobei das Einlassrückschlagventil (z. B. 313 in 3) mit einem Einlass der Verdichtungskammer (z. B. 303 in 3) gekoppelt ist. Der Druckspeicher kann eine Feder, die mit einem Kolben gekoppelt ist, umfassen, wobei sich der Kolben in der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag axial bewegen kann. Hierbei kann der erste Anschlag in Richtung der Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet sein, und der zweite Anschlag kann entfernt von der Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet sein. Ferner kann eine Bewegung des Kolbens des Druckspeichers durch den Kraftstofffluss durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil und eine Bewegung eines Pumpenkolbens reguliert werden. An sich kann ein Kraftstoffeinfüllbereich 338 des Druckspeichers 340 in 3 eine Regulierung der Bewegung des Kolbens 336 des Druckspeichers 340 ermöglichen. Ferner kann die Bewegung des Pumpenkolbens 306 die Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 beeinflussen. Wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil (z. B. 312 von 3) ausgeschaltet ist und in einer Durchlassbetriebsart ist, kann eine Richtung der Bewegung des Kolbens (z. B. 336) des Druckspeichers im Wesentlichen mit der Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens (z. B. 306 von 3) in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe (z. B. DI-Kraftstoffpumpe 228) im Einklang sein. Hierbei kann der Druckspeicher Kraftstoff während eines Teils eines Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe bei einem vorgegebenen Druck speichern, wobei der vorgegebene Druck im Wesentlichen äquivalent zu einem gewünschten Standarddruck in der Verdichtungskammer und der Kraftstoffleiste ist. Der vorgegebene Druck kann auf einer Federkonstanten der Feder des Druckspeichers beruhen. An sich kann der Pumpenkolben (z. B. 306) gegenüber dem Kolben (z. B. 336 von 3) des Druckspeichers über der Verdichtungskammer (z. B. 308 von 3) angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform wie beispielsweise der DI-Kraftstoffpumpe 229 von 4a kann die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe einen Kolbenschaft umfassen, der mit dem Pumpenkolben gekoppelt ist, wobei der Kolbenschaft einen Außendurchmesser aufweist, der in der Größe im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Pumpenkolbens ist. In noch einer weiteren alternativen Ausführungsform wie etwa der Di-Kraftstoffpumpe 227 von 4b kann die Direktkraftstoff-Einspritzpumpe einen Kolbenschaft umfassen, der mit dem Pumpenkolben gekoppelt ist, wobei der Kolbenschaft einen Außendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen halb so groß wie ein Außendurchmesser des Pumpenkolbens ist.
  • Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Beispielbetrieb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit variablem Druck gezeigt. Insbesondere dient der Beispielbetrieb für einen vollen Pumpenhub oder einen Tastgrad der DI-Kraftstoffpumpe von 100 %. Hierbei kann das SACV an einem Anfang eines Verdichtungstakts des Pumpenkolbens 306 aktiviert und eingeschaltet werden (beispielsweise kann es geschlossen sein und ein Entweichen von Kraftstoff aus dem Bereich 338 des Druckspeichers 340 behindern). An sich kann das SACV wie etwa das SACV 312 dann, wenn es aktiviert und eingeschaltet ist, als Rückschlagventil fungieren, das Kraftstofffluss von stromabwärts des SACV 312 nach stromaufwärts des SACV 312, z. B. von dem Bereich 338 in dem Druckspeicher 340 durch das SACV 312 zu der vierten Leitung 326, sperrt. Insbesondere stellt 5 den Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe 228 während dreier Momente des Pumpenkolbenbetriebs dar. Es versteht sich, dass der gleiche Betrieb, wie er in 5 dargestellt ist, mit der DI-Kraftstoffpumpe 229 von 4a und mit der DI-Kraftstoffpumpe 227 von 4b durchgeführt werden kann, um den Pumpenrückfluss aus dem Stufenraum 318 zu reduzieren.
  • Eine erste Ansicht 520 zeigt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228, wenn sich der Pumpenkolben 306 während eines Einlasstakts nach unten in Richtung UT bewegt. Eine zweite Ansicht 540 stellt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228 dar, wenn der Pumpenkolben 306 gegen Ende des Einlasstakts ist und bald beginnt, sich von dem UT nach oben zu dem OT zu bewegen (z. B. am Beginn eines Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe 228). Eine dritte Ansicht 560 veranschaulicht einen Kraftstofffluss, wenn der Pumpenkolben 306 gegen Ende des Verdichtungstakts die OT-Stellung erreicht. Der Kraftstofffluss ist mit gestrichelten Linien mit Pfeilen, die die Richtung des Kraftstoffflusses angeben, dargestellt.
  • In der ersten Ansicht 520 ist dargestellt, dass sich der Pumpenkolben 306 in Richtung der UT-Stellung und weg von dem Druckspeicherkolben 336 bewegt. Daher kann Kraftstoff, der sich in dem Stufenraum 318 befindet, (oder Kraftstoff, der aus der LPP 208 empfangen wird) weitgehend in Richtung der zweiten Leitung 322 gedrängt werden. Kraftstoff kann auch aus der LPP 208 über die erste Leitung 321 in den Stufenraum 318 fließen. Hierbei kann eine relative Menge an Kraftstofffluss, entweder aus dem Stufenraum 318 oder der LPP 208, von einer Größe des Kolbenschaftes abhängen. Durch Verwenden eines Kolbenschafts mit etwa der Hälfte des Außendurchmessers des Pumpenkolbens 306 oder durch Verwenden eines Kolbenschafts, der im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser wie der Pumpenkolben 306 aufweist, kann der Rückfluss in Richtung der LPP 208 reduziert werden.
  • Die zweite Leitung 322 kann wie bereits erwähnt Kraftstoff zu jeweils dem Einlassrückschlagventil 313 und dem SACV 312 liefern. Wie in der ersten Ansicht 520 gezeigt kann Kraftstoff anfänglich durch das SACV 312 in den Bereich 338 des Druckspeichers 340 fließen, während sich der Druckspeicherkolben 336 im Einklang mit dem Pumpenkolben nach unten bewegt. Es wird angemerkt, dass, da der Druckspeicherkolben 336 nicht bereits an dem ersten Anschlag 339 ist, sich der Druckspeicherkolben 336 während des Saugtakts in Richtung des ersten Anschlags 339 bewegen kann, wie in der ersten Ansicht 520 gezeigt ist. Hierbei kann die Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 dem Pumpenkolben 306 folgen. Genauer zeigt die erste Ansicht 520 sowohl den Druckspeicherkolben 336 als auch den Pumpenkolben 306 bei der Bewegung nach unten. Daher kann ein zweiter Teil des Kraftstoffs in der zweiten Leitung 322 in Richtung der vierten Leitung 326 in das SACV 312 fließen, was eine axiale Bewegung (z. B. in Richtung des ersten Anschlags 339) des Druckspeicherkolbens 336 ermöglicht.
  • Die erste Ansicht 520 zeigt zudem, dass das SACV als Rückschlagventil fungiert, das ermöglicht, dass Kraftstoff in Richtung des Bereichs 338 fließt, z. B. von stromaufwärts des SACV 312 nach stromabwärts des SACV 312. Das SACV 312 kann zudem in der ersten Ansicht 520 in eine Durchlassbetriebsart ausgeschaltet sein, die einen Kraftstofffluss in den Bereich 338 ermöglicht. Es ist zu beachten, dass, obwohl das SACV 312 in der ersten Ansicht 520 in der Durchlassbetriebsart sein kann, Kraftstoff in erster Linie durch das SACV 312 in Richtung des Bereichs 338 und nicht umgekehrt fließt. Dies liegt daran, dass sich in den ersten Ansicht 520 der Druckspeicherkolben 336 nach unten zu dem ersten Anschlag 339 bewegt, was zu einem Anstieg des Volumens des Bereichs 338 führt. Das SACV 312 kann in diesem Fall in die Rückschlagventilposition eingeschaltet werden, wenn der Pumpenkolben 306 seinen nachfolgenden Verdichtungstakt beginnt.
  • Es wird auch darauf hingewiesen, dass, bis der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 zur Ruhe kommt, kein Kraftstoff durch das Einlassrückschlagventil 313 in den Einlass 303 der Verdichtungskammer 308 der DI-Pumpe 228 fließen kann. Dementsprechend ist kein Kraftstofffluss über das Einlassrückschlagventil 313 in der ersten Ansicht 520 angedeutet.
  • Die zweite Ansicht 540 zeigt den Druckspeicherkolben 336, der an dem ersten Anschlag 339 positioniert ist. Daher kann ein erster Teil des Kraftstoffs nun durch das Einlassrückschlagventil 313 in die Verdichtungskammer 308 fließen. Bei dem Betrieb der DI-Pumpe mit dem Tastgrad von 100 %, kann der Kraftstofffluss in der dritten Leitung 324 und über das Einlassrückschlagventil 313 im Wesentlichen groß (z. B. an einem Maximum) sein. Da ferner das Einlassrückschlagventil ein Rückschlagventil ist, das Kraftstofffluss in einer Richtung wie beispielsweise von der dritten Leitung 324 in den Einlass 303 der Verdichtungskammer 308 ermöglicht, kann der Kraftstofffluss nur in einer Vorwärtsrichtung sein. Ferner kann es keinen Nettostrom durch die vierte Leitung 326 geben, sobald der Druckspeicherkolben 336 in Ruhe ist und im Wesentlichen an dem ersten Anschlag 339 fixiert ist (wie in der zweiten Ansicht 540 gezeigt).
  • Es ist zu beachten, dass die zweite Ansicht 540 das Einlassrückschlagventil 313 als offen darstellt. An sich kann der Druck in der Verdichtungskammer wesentlich niedriger sein, da der Pumpenkolben 306 an dem Ende des Ansaugtakts ist. Ein nominaler (z. B. minimaler) Kraftstofffluss kann an einem Rand des Druckspeicherkolbens 336 vorbei von dem Bereich 338 in die Verdichtungskammer 308 auftreten (nicht gezeigt).
  • Im der zweiten Ansicht 540 wird der Pumpenkolben in der UT-Stellung dargestellt und kann in der Folge beginnen, sich in einem Verdichtungstakt in Richtung OT zu bewegen. Wenn das SACV 312 in dem Durchlasszustand gewesen ist, kann es zu Beginn des Verdichtungstakts eingeschaltet werden, um den Tastgrad von 100 % bereitzustellen. Durch Einschalten des SACV 312 kann das SACV 312 als Rückschlagventil fungieren und einen Austritt von Kraftstoff aus dem Bereich 338 in Richtung der vierten Leitung 326 behindern. Dementsprechend kann der Druckspeicherkolben 336 vielleicht nicht in der Lage sein, sich in eine Aufwärtsrichtung zu bewegen. Somit kann der Druckspeicherkolben 336 stationär und an dem ersten Anschlag 339 fixiert sein. 5 zeigt das SACV 312 in seiner Rückschlagventilstellung durch alle drei Momente in den Ansicht 520, 540 und 560. Somit kann der Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 in Richtung der vierten Leitung 326 in allen drei Momenten behindert werden.
  • Der Kraftstoff in der Verdichtungskammer kann verdichtet werden, während der Pumpenkolben 306 sich in Richtung des Druckspeichers 340 bewegt. Insbesondere kann Kraftstoff zwischen dem Pumpenkolben 306 und dem Druckspeicherkolben 336 verdichtet werden, wenn der Druckspeicherkolben 336 stationär gehalten wird. Da Kraftstoff im Wesentlichen inkompressibel ist, kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 schnell ansteigen, nachdem das SACV 312 geschlossen wird. In dem dargestellten Beispiel des Tastgrads von 100 % kann, da das SACV 312 die Aufwärtsbewegung des Druckspeicherkolbens 336 seit dem Anfang des Verdichtungstakts versperrt, die Druckerhöhung von der Anfangsphase des Verdichtungstakts an auftreten. Da der Druck in der Verdichtungskammer 308 den Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 übersteigt, kann unter Druck stehender Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 die DI-Kraftstoffpumpe durch das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 (wie in der dritten Ansicht 560 gezeigt) in die DI-Kraftstoffleiste 250 verlassen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass bei dem Tastgrad der DI-Kraftstoffpumpe von 100 % ein Druckspeicher 340 keinen Kraftstoff (beispielsweise in dem Bereich 337) speichern kann, da der Druckspeicherkolben 336 durch das Vorhandensein von Kraftstoff in dem Bereich 338 und dadurch, dass das SACV 312 Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 sperrt, im Wesentlichen an dem ersten Anschlag 339 fixiert ist.
  • In der dritten Ansicht 560 ist der Pumpenkolben 306 gegen Ende des Verdichtungstakts dargestellt. Der Druckspeicherkolben 336 bleibt weiter stationär an dem ersten Anschlag 339. Wenn sich der Pumpenkolben in Richtung der OT-Stellung 306 bewegt, kann Kraftstoff in der Verdichtungskammer 308 durch das Auslassrückschlagventil 316 in Richtung der DI-Kraftstoffleiste 250 herausgedrückt werden. Es ist zu beachten, dass in der dritten Ansicht 560 das Auslassrückschlagventil 360 als offen dargestellt ist. Der Kraftstofffluss in die DI-Kraftstoffleiste 250 kann eine Erhöhung des Kraftstoffleistendrucks bereitstellen.
  • Auf diese Weise kann während eines vollen Pumpenhubs in Betriebsart mit variablem Druck der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 308 und der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste 250 durch das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil 312 reguliert werden. Der Druckspeicher 340 kann während des Betriebs der DI-Pumpe mit einem Tastgrad von 100 % in der Betriebsart mit variablem Druck keinen Kraftstoff speichern.
  • Unter Bezugnahme auf 6 wird auch ein Beispiel für den Betrieb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit variablem Druck gezeigt, aber bei einem reduzierten Pumpenhub oder einem Tastgrad der DI-Kraftstoffpumpe von weniger als 100 %. Als ein Beispiel kann 6 einen Tastgrad von 50 % der DI-Kraftstoffpumpe veranschaulichen. Hierbei kann das SACV aktiviert und eingeschaltet (beispielsweise geschlossen und Kraftstoffaustritt aus dem Bereich 338 des Druckspeichers 340 ist gesperrt) zwischen einer UT-Stellung und einer OT-Stellung des Pumpenkolbens 306 (beispielsweise auf halbem Weg) in einem Verdichtungstakt sein. An sich kann das SACV wie etwa das SACV 312, wenn es eingeschaltet ist, als Rückschlagventil fungieren, das den Kraftstofffluss von stromabwärts des SACV 312 nach stromaufwärts des SACV 312, z. B. von dem Bereich 338 in dem Druckspeicher 340 durch das SACV 312 zu der vierten Leitung 326, sperrt.
  • Ähnlich wie 5 stellt 6 einen Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe 228 während dreier Momente des Pumpenkolbenbetriebs dar. Es versteht sich, dass der gleiche Betrieb wie in 6 dargestellt mit der DI-Kraftstoffpumpe 229 von 4a und mit der DI-Kraftstoffpumpe 227 von 4b durchgeführt werden kann, um den Pumpenrückfluss aus dem Stufenraum 318 zu reduzieren.
  • Eine erste Ansicht 620 zeigt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228, wenn der Pumpenkolben 306 in einem Einlasstakt ist. Eine zweite Ansicht 640 stellt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in einem Moment dar, in dem sich der Pumpenkolben 306 von dem UT nach oben in Richtung des OT bewegt. Eine dritte Ansicht 660 veranschaulicht einen Kraftstofffluss, wenn der Pumpenkolben 306 die OT-Stellung gegen Ende des Verdichtungshubes erreicht. Der Kraftstofffluss ist mit gestrichelten Linien mit Pfeilen, die die Richtung des Kraftstoffflusses angeben, dargestellt.
  • In der ersten Ansicht 620 ist der Pumpenkolben 306 dargestellt, wie er sich in Richtung der UT-Stellung und weg von dem Druckspeicherkolben 336 bewegt. Daher kann Kraftstoff, der sich in dem Stufenraum 318 befindet, (oder Kraftstoff, der aus der LPP 208 empfangen wird) weitgehend in Richtung der zweiten Leitung 322 gedrängt werden. Ferner ist in der ersten Ansicht 620 der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 in Ruhe und Kraftstoff kann den Bereich 338 füllen. An sich kann ein zweiter Teil des Kraftstoffs durch das SACV 312 in den Bereich 338 geströmt sein, was den Druckspeicherkolben 336 in Richtung des ersten Anschlags 339 verschiebt (wie in der ersten Ansicht 520 von 5 gezeigt).
  • Wie in der ersten Ansicht 620 gezeigt kann ein erster Teil des Kraftstoffs über das Einlassrückschlagventil 313 in dem Einlass 303 der Verdichtungskammer 308 empfangen werden. Da der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 ist, kann der Kraftstoff im Wesentlichen aus dem Stufenraum 318 (und aus der LPP 208) durch die zweite Leitung 322, in den dritten Kanal 324 und darauf durch das Einlassrückschlagventil 313 in die Verdichtungskammer 308 fließen. In der ersten Ansicht 620 kann es keinen Netto-Fluss von Kraftstoff durch die vierte Leitung 326 geben, da der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 ist.
  • Die erste Ansicht 620 zeigt auch, dass das SACV in eine Durchlassbetriebsart ausgeschaltet ist, da die DI-Pumpe nicht mit 100 % Tastgrad arbeitet.
  • In der zweiten Ansicht 640 ist der Pumpenkolben dargestellt, wie er sich in einem Verdichtungstakt von der UT-Stellung zu der OT-Stellung bewegt. Das SACV 312 kann ausgeschaltet und in dem Durchlasszustand bleiben, da die DI-Pumpe in einem verringerten Pumpentaktzyklus (beispielsweise weniger als 100 % Tastgrad) ist. Während sich der Pumpenkolben in Richtung des OT bewegt, wird Kraftstoff in der Verdichtungskammer nach oben zu der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 gedrängt. Demzufolge kann der Druckspeicherkolben 336 nach oben zu dem zweiten Anschlag 335 geschoben werden. Da das SACV 312 in dem Durchlasszustand ist, kann eine axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 ermöglicht sein, da Kraftstoff in dem Bereich 338 durch das SACV 312 in Richtung der vierten Leitung 326 entweichen kann. Die zweite Ansicht 640 zeigt somit, dass Kraftstoff den Bereich 338 durch das SACV 312 in den vierten Kanal 326 und anschließend in die zweite Leitung 322 und in den Stufenraum 318 verlässt. An sich kann das Volumen des Stufenraums 318 steigen, da sich der Pumpenkolben 306 aufwärts bewegt. Es ist zu beachten, dass der Kraftstoff in der Verdichtungskammer 308 in den Bereich 337, der unterhalb der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 erzeugt ist, verdrängt werden kann.
  • Da die DI-Kraftstoffpumpe 228 mit einem Tastgrad von weniger als 100 % (beispielsweise 50 % Tastgrad) arbeitet, kann das SACV 312 für etwa die Hälfte des Verdichtungstakts des Pumpenkolbens 306 ausgeschaltet und in dem Durchlasszustand bleiben. Wenn der Pumpenkolben 306 etwa die Hälfte seines Verdichtungstakts erreicht, kann das SACV 312 in eine geschlossene Position eingeschaltet werden. Insbesondere kann das SACV 312 nun als Rückschlagventil fungieren, das Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 durch das SACV 312 in die vierte Leitung 326 blockiert. Da der Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 behindert wird, kommt die axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 in Richtung des zweiten Anschlags 335 zum Stillstand. Folglich kann der Druckspeicherkolben 336 im Wesentlichen stationär und unbeweglich in einer Position zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335 bleiben. Die Position, in der der Druckspeicherkolben 336 in den Stillstand versetzt wird, hängt davon ab, wann das SACV 312 eingeschaltet wird.
  • Die dritte Ansicht 660 zeigt also das SACV 312, wenn es eingeschaltet ist und als Rückschlagventil fungiert, das den Austritt von Kraftstoff aus dem Bereich 338 in Richtung der vierten Leitung 326 behindert. Ferner ist gezeigt, dass der Druckspeicherkolben 336 zwischen dem ersten Anschlag 339 und dem zweiten Anschlag 335 stationär ist. Im Anschluss an das Einschalten des SACV 312 kann Kraftstoff in der Verdichtungskammer verdichtet werden, da sich der Pumpenkolben in dem Rest des Verdichtungstakts in Richtung 306 des stationären Druckspeicherkolbens 336 in dem Druckspeicher 340 bewegt. Da Kraftstoff im Wesentlichen inkompressibel ist, kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 schnell steigen, nachdem das SACV 312 geschlossen wird. Da der Druck in der Verdichtungskammer 308 den Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 übersteigt, kann unter Druck stehender Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 die DI-Kraftstoffpumpe durch das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 in die DI-Kraftstoffleiste 250 verlassen (wie in der dritten Ansicht 660 gezeigt). Es ist zu beachten, dass in der dritten Ansicht 660 das Auslassrückschlagventil 316 als offen dargestellt ist. Der Kraftstofffluss in die DI-Kraftstoffleiste 250 kann eine Erhöhung des Kraftstoffleistendrucks bereitstellen.
  • Auf diese Weise können während eines reduzierten Pumpenhubs (oder weniger als 100 % Tastgrad) in der Betriebsart mit variablem Druck der Kraftstoffdruck in der Verdichtungskammer 308 und der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste 250 durch das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil 312 reguliert werden.
  • Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Beispielbetrieb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck gezeigt. Hierbei ist das SACV ausgeschaltet und fungiert in einem Durchlasszustand während des Einlass- und des Verdichtungstakts in der DI-Pumpe, so dass Kraftstoff entweder stromaufwärts oder stromabwärts von dem SACV fließen kann. Ferner kann der Druckspeicherkolben 336 in der Lage sein, sich im Einklang mit dem Pumpenkolben 306 axial zu bewegen. Wie bereits erwähnt kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 zwischen einem Standarddruck (oder einem vorgegebenen Druck) und einem Auslassdruck der Hebepumpe 208 variieren. Der Standarddruck kann auf einer Federkonstante der Feder 334 des Druckspeichers 340 basieren. In einem weiteren Beispiel kann der Standarddruck eine Kombination aus dem Druck aufgrund der Federkonstante der Feder 334 in dem Druckspeicher 340 und dem Auslassdruck der Hebepumpe 208 sein.
  • 7 zeigt speziell einen Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe 228 während dreier Momente aus dem Pumpenkolbenbetrieb, wenn der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 höher als ein Standarddruck in der DI-Kraftstoffpumpe 228 ist. Es versteht sich, dass der gleiche Betrieb wie der in 7 dargestellte mit der DI-Kraftstoffpumpe 229 von 4a und der DI-Kraftstoffpumpe 227 von 4b durchgeführt werden kann, um den Pumpenrückfluss aus dem Stufenraum 318 zu reduzieren.
  • Eine erste Ansicht 720 zeigt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228 dann, wenn sich der Pumpenkolben 306 in einem Ansaugtakt nach unten in Richtung des UT bewegt. Eine zweite Ansicht 740 stellt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228 dar, wenn sich der Pumpenkolben 306 von dem UT in Richtung des OT bewegt. Eine dritte Ansicht 760 veranschaulicht einen Kraftstofffluss, wenn der Pumpenkolben 306 die OT-Stellung erreicht. Der Kraftstofffluss ist mit gestrichelten Linien mit Pfeilen, die die Richtung des Kraftstoffflusses angeben, dargestellt.
  • Unter Bezugnahme auf die erste Ansicht 720 ist gezeigt, dass der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 zur Ruhe kommt, ohne Kraftstoff zu speichern. Hierbei kann sich der Druckspeicherkolben 336 in dem Ansaugtakt im Einklang mit dem Pumpenkolben 306 nach unten bewegen, bis der erste Anschlag 339 eine weitere axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens 336 nach unten blockiert. Wie in der ersten Ansicht 520 von 5 kann ein zweiter Teil des Kraftstoffs durch das SACV 312 durch die Einlassöffnung 328 in den Bereich 338 fließen, während sich der Druckspeicherkolben 336 nach unten zu dem ersten Anschlag 339 verschiebt. Somit ist dargestellt, dass Kraftstoff aus dem Stufenraum 318 in die zweite Leitung 322, durch die vierte Leitung 326, über das SACV 312 und darauf in den Bereich 338 fließt. An sich kann ein Vorwärtsfluss von Kraftstoff durch die erste Leitung 321 auftreten, da das Volumen des Bereichs 338 oberhalb des Druckspeicherkolbens 336 stärker zunimmt als das Volumen des Stufenraums 318 (aufgrund der Anwesenheit des Kolbenschafts) sinkt.
  • Sobald der Druckspeicherkolben 336 an dem ersten Anschlag 339 ist, kann zusätzlicher Kraftstoff in der Verdichtungskammer 308 über das Einlassrückschlagventil 313 empfangen werden oder nicht. In einem Beispiel kann dann, wenn der DI-Kraftstoffleistendruck bei oder über einem Standarddruck in der DI-Pumpe bleibt, kein zusätzlicher Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil 313 empfangen werden. In einem weiteren Beispiel kann nach einer Einspritzung durch eine oder mehrere der Direkteinspritzvorrichtungen, die in die DI-Kraftstoffleiste 250 gekoppelt sind, der Kraftstoffleistendruck verringert sein und niedriger als der Standarddruck sein. Als Antwort auf die Verringerung des Kraftstoffleistendrucks in der DI-Kraftstoffleiste 250 kann Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 durch das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 in die DI-Kraftstoffleiste 250 geleitet werden. Dementsprechend kann ein Kraftstoffvolumen in der Verdichtungskammer 308 niedriger sein, was zu einer Aufnahme von Kraftstoff aus dem Einlassrückschlagventil 313 während des Ansaugtakts in der DI-Kraftstoffpumpe führt.
  • Die erste Ansicht 720 von 7 zeigt das erste Beispiel, in dem der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 bei oder über dem Standarddruck liegt, wobei während des Saugtakts kein Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil 313 in die Verdichtungskammer 308 gelangen kann. In einem Beispiel, in dem ein Leck vorhanden sein kann, kann eine reduzierte (z. B. minimale) Menge von Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil 313 in der Verdichtungskammer 308 empfangen werden.
  • Die zweite Ansicht 740 zeigt, dass der Pumpenkolben 306 einen Verdichtungstakt beginnt, um sich von dem UT in Richtung des OT zu bewegen. An sich kann dann, wenn der Pumpenkolben in oder nahe dem UT in dem Ansaugtakt ist, der Druck in der Verdichtungskammer im Wesentlichen ähnlich zu dem Hebepumpendruck (z. B. dem Druck an dem Auslass der Hebepumpe) sein. Kraftstoff in der Verdichtungskammer kann in Richtung der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 gedrängt werden, wenn sich der Pumpenkolben 306 nach oben verschiebt. Ferner kann eine Kraft von dem Pumpenkolben 306 an den Druckspeicherkolben 336 über Kraftstoff in der Verdichtungskammer 308 übertragen werden. Daher kann der Druckspeicherkolben 336 beginnen, sich von dem ersten Anschlag 339 wegzubewegen. Wie gezeigt bewegen sich der Pumpenkolben 306 und der Druckspeicherkolben 336 in synchroner Weise in eine Aufwärtsrichtung. Ferner kann Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 in den Bereich 337 (in der dritten Ansicht 760 angegeben) zwischen der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 und dem ersten Anschlag 339 geschoben werden. An sich kann die Feder 334, die mit dem Druckspeicherkolben 336 gekoppelt ist, während des Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe 228 komprimiert werden. Da das SACV 312 in dem Durchlasszustand ist, kann Kraftstoff aus dem Bereich 338 des Druckspeichers 340 durch den sich bewegenden Druckspeicherkolben 336 verdrängt werden. Ferner kann der verdrängte Kraftstoff aus dem Bereich 338 durch die Einlassöffnung 328 über das SACV 312 bis zu einer Stelle stromaufwärts des SACV 312 und in die vierte Leitung 326 fließen. Der Kraftstoff kann ferner aus der vierten Leitung 326 durch die zweite Leitung 322 in den Stufenraum 318 fließen.
  • Wenn sich der Pumpenkolben 306 in der dritten Ansicht 760 in Richtung der OT-Stellung bewegt, kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 steigen, bis der Standarddruck erreicht ist. Der Standarddruck kann wie vorher erläutert auf dem Druck des Druckspeichers 340 basieren, der wiederum von einer Kraft, die durch die auf den Druckspeicherkolben 336 wirkende Feder 334 bereitgestellt wird, abhängt. Der Standarddruck kann auch eine Kombination aus Speicherdruck und Ausgabedruck der LPP 208 sein.
  • Somit kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228 von dem Standarddruck (während mindestens eines Teils des Verdichtungstakts) bis zu dem Druck an dem Auslass der LPP 208 (zumindest während eines letzten Teils des Ansaugtakts) variieren. In einem Beispiel kann der Standarddruck in der Verdichtungskammer 308 während eines späteren Teils des Verdichtungstakts erreicht werden.
  • Wie in der dritten Ansicht 760 gezeigt kann sich Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 nun zumindest teilweise in dem Bereich 337 befinden. Der Bereich 337 kann durch die Bohrung 350, die Oberseite 305 des Pumpenkolbens 306 und die Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 begrenzt sein.
  • Wenn der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste bei oder über dem Standarddruck in der Verdichtungskammer 308 der DI Kraftstoffpumpe 228 liegt, kann sich das Auslassrückschlagventil 316 nicht öffnen. Die dritte Ansicht 760 zeigt eine Situation, in der der Kraftstoff in der Verdichtungskammer nicht nach außen in Richtung der DI-Kraftstoffleiste gepumpt werden kann. Dementsprechend kann der Kraftstoffleistendruck in der DI-Leiste nicht steigen, da der Kraftstoff nicht an die DI-Kraftstoffleiste geliefert werden kann. Der Standarddruck in der DI-Kraftstoffleiste kann beibehalten werden. Ferner kann Kraftstoff in dem Druckspeicher 340, speziell in dem Bereich 337, gespeichert werden, bis der Druckspeicherkolben 336 den ersten Anschlag 339 während eines nachfolgenden Saugtakts in der DI-Kraftstoffpumpe erreicht.
  • In der Betriebsart mit Standarddruck des DI-Pumpenbetriebs und dann, wenn der Kraftstoffleistendruck in der DI-Leiste bei dem Standarddruck liegt, kann somit der Kraftstofffluss zu der Kraftmaschine erheblich reduziert (z. B. null) sein. Ferner kann der Kraftstofffluss durch die dritte Leitung 324 weitgehend fehlen. Weiterhin kann der Kraftstofffluss durch die vierte Leitung 326 hin und her oszillieren, wenn sich der Pumpenkolben 306 und der Druckspeicherkolben 336 synchron bewegen.
  • Unter Bezugnahme auf 8 ist ein weiteres Beispiel für den Betrieb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck gezeigt. Insbesondere zeigt 8 den Betrieb der DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck, wenn der Druck in der DI-Kraftstoffleiste 250 niedriger als der Standarddruck ist. Wie vorher beschrieben kann der Standarddruck auf dem Druck des Druckspeichers basieren.
  • 8 stellt einen Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe 228 während dreier Momente des Pumpenkolbenbetriebs dar, wenn der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 niedriger ist als der Standarddruck ist. Es versteht sich, dass der gleiche Betrieb wie in 8 mit der DI-Kraftstoffpumpe 229 von 4a und der DI-Kraftstoffpumpe 227 von 4b durchgeführt werden kann, um den Pumpenrückfluss aus dem Stufenraum 318 zu reduzieren.
  • Eine erste Ansicht 820 zeigt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228, wenn sich der Pumpenkolben 306 in einem Ansaugtakt nach unten in Richtung des UT bewegt. Eine zweite Ansicht 840 stellt einen Kraftstofffluss innerhalb der DI-Kraftstoffpumpe 228 dar, wenn sich der Pumpenkolben 306 nach oben von dem UT in Richtung des OT bewegt. Eine dritte Ansicht 860 veranschaulicht einen Kraftstofffluss, wenn der Pumpenkolben 306 die OT-Stellung erreicht. Der Kraftstofffluss ist mit gestrichelten Linien mit Pfeilen, die die Richtung des Kraftstoffflusses angeben, dargestellt.
  • Vor der ersten Ansicht 820 kann ein zweiter Teil des Kraftstoffs durch das SACV 312 in den Bereich 338 über die Einlassöffnung 328 des Druckspeichers 340 fließen. Wenn sich der Druckspeicherkolben 336 im Gleichklang mit dem Pumpenkolben 306 während des Ansaugtakts nach unten bewegt (bis der erste Anschlag 339 erreicht ist), kann Kraftstoff durch das SACV 312 in den Bereich 338 fließen. Sobald der erste Anschlag 339 erreicht ist, wird der Druckspeicherkolben 336 an einer weiteren Abwärtsbewegung gehindert, und der Einlasskraftstofffluss über das Einlassrückschlagventil kann beginnen, falls angefordert. So zeigt die erste Ansicht 820 den Druckspeicherkolben 336, der an dem ersten Anschlag 339 angeordnet ist, mit dem Kraftstofffüllbereich 338. Sobald der Druckspeicherkolben 336 den ersten Anschlag 339 erreicht, kann es keinen Netto-Kraftstofffluss durch das SACV 312 geben. Daher ist kein Kraftstofffluss entlang der vierten Leitung 326 und durch das SACV 312 in der ersten Ansicht 820 angegeben.
  • Ein Auftreten von Direkteinspritzung während der Betriebsart mit Standarddruck kann einen Druckabfall innerhalb der DI-Kraftstoffleiste 250 zur Folge haben. Beispielsweise kann die Kraftstoffdirekteinspritzung, wenn auch in kleineren Mengen, aus der Direkteinspritz-Kraftstoffleiste unter bestimmten Kraftmaschinenbetriebsbedingungen auftreten. Wenn Kraftstoff während der Betriebsart mit Standarddruck des DI-Kraftstoffpumpenbetriebs in die Kraftmaschine über Direkteinspritzvorrichtungen geliefert wird, kann der Kraftstoffleistendruck sinken. Als Antwort auf diese Abnahme des Kraftstoffleistendrucks kann Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 während eines Verdichtungstakts in die DI-Kraftstoffleiste 250 ausgestoßen werden. Dementsprechend kann die Kraftstoffmenge in der Verdichtungskammer verringert werden, was ermöglicht, dass zusätzlicher Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil 313 während des Ansaugtakts in die DI-Kraftstoffpumpe angesaugt werden kann, wie in der ersten Ansicht 820 gezeigt.
  • Somit stellt die erste Ansicht 820 von 8 einen Kraftstofffluss über das Einlassrückschlagventil 313 in die Verdichtungskammer 308 dar. An sich kann der Kraftstoff aus dem Stufenraum 318 durch die zweite Leitung 322 und die dritte Leitung 324 über das Einlassrückschlagventil 313 in den Einlass 303 der Verdichtungskammer 308 fließen. Der Kraftstoff kann von dem Stufenraum 318 und/oder der LPP 208 basierend auf der Kolbenstangengröße empfangen werden.
  • Die zweite Ansicht 840 zeigt den Pumpenkolben 306 an dem UT zu Beginn einer Aufwärtsbewegung in Richtung des OT. Der Kraftstoff in der Verdichtungskammer kann nun in Richtung der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 eingebracht werden. Ferner kann eine Kraft von dem Pumpenkolben 306 auf den Druckspeicherkolben 336 über den Kraftstoff in der Verdichtungskammer 308 übertragen werden. Daher beginnt der Druckspeicherkolben 336 sich vom dem ersten Anschlag 339 wegzubewegen. Wie gezeigt bewegen sich der Pumpenkolben 306 und der Druckspeicherkolben 336 in einer synchronen Weise in einer Aufwärtsrichtung. Ferner kann Kraftstoff aus der Verdichtungskammer 308 in den Bereich 337 zwischen der Bodenfläche 384 des Druckspeicherkolbens 336 und den ersten Anschlag 339 gedrückt werden.
  • An sich kann die Feder 334, die mit dem Druckspeicherkolben 336 gekoppelt ist, während des Verdichtungstakts in der DI-Kraftstoffpumpe 228 komprimiert werden. Ferner kann die Feder 334 eine Kraft auf den Druckspeicherkolben 336 ausüben, was es ermöglicht, einen Kraftstoffdruck z. B. in der Verdichtungskammer 308, in dem Bereich 337 und dem Freiraumvolumen 378 zu erhöhen. Da das SACV 312 in dem Durchlasszustand ist, kann Kraftstoff aus dem Bereich 338 des Druckspeichers 340 durch den sich bewegenden Druckspeicherkolben 336 verdrängt werden. Ferner kann der verdrängte Kraftstoff aus dem Bereich 338 durch die Einlassöffnung 328 über das SACV 312 zu einer Stelle stromaufwärts von dem SACV 312 und in die vierte Leitung 326 fließen. Der Kraftstoff kann ferner von der vierten Leitung 326 durch die zweite Leitung 322 in den Stufenraum 318 fließen.
  • Wenn sich der Pumpenkolben 306 in der dritten Ansicht 860 der OT-Stellung nähert, kann der Druck in der Verdichtungskammer 308 steigen, bis der Standarddruck erreicht ist. Der Standarddruck kann wie vorher erläutert auf dem Druck des Druckspeichers 340 basiert sein, der wiederum von einer Kraft, die durch die auf den Druckspeicherkolben 336 wirkende Feder 334 bereitgestellt wird, abhängen kann. Der Standarddruck kann auch eine Kombination aus dem Speicherdruck und dem Ausgabedruck der LPP 208 sein. In einem Beispiel kann der Standarddruck in der Verdichtungskammer 308 während eines Teils des Verdichtungstakts erreicht werden. Zum Beispiel kann der Standarddruck in Richtung eines späteren Teils des Verdichtungstakts erreicht werden. Der Standarddruck kann bis zu einem anfänglichen Teil eines nachfolgenden Ansaugtakts bleiben. In einem weiteren Beispiel kann der Standarddruck ab etwa der Hälfte des Verdichtungstakts bis zu einer ersten Hälfte des nachfolgenden Ansaugtakts erreicht werden.
  • Wenn der Kraftstoffleistendruck in der DI-Kraftstoffleiste 250 niedriger als der Standarddruck in der Verdichtungskammer 308 ist, kann Kraftstoff in die DI-Kraftstoffleiste 250 gedrückt werden, wie in der dritten Ansicht 860 gezeigt ist. Kraftstoff kann von der Verdichtungskammer 308 durch das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 in die DI-Kraftstoffleiste 250 fließen, was eine Erhöhung des Kraftstoffleistendrucks in der DI-Kraftstoffleiste 250 auf den Standarddruck ermöglicht. An sich kann Kraftstoff auch den Bereich 337 in Richtung des Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventils 316 verlassen. Obwohl dies nicht in der dritten Ansicht 860 gezeigt ist, kann sich der Druckspeicherkolben 336 in einem Beispiel in Richtung des ersten Anschlags 339 verschieben, wenn Kraftstoff aus dem Bereich 337 fließt. In einem weiteren Beispiel kann der Druckspeicherkolben 336, während der Pumpenkolben 306 seinen Verdichtungstakt abschließt, nicht wie erwartet steigen, wenn Kraftstoff aus der Region 337 und der Verdichtungskammer 308 in die DI-Kraftstoffleiste 250 fließt.
  • Somit kann ein beispielhaftes System Folgendes umfassen: eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe mit einem Kolben und einer Verdichtungskammer, wobei der Kolben durch einen Nocken angetrieben wird und sich innerhalb einer Bohrung hin- und herbewegt, eine Hochdruck-Kraftstoffverteilerleiste, die mit der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe fluidisch gekoppelt ist, einen Druckspeicher, der innerhalb der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise positioniert ist und mit der Verdichtungskammer fluidisch kommuniziert, einen Kolben des Druckspeichers, der innerhalb der Bohrung angeordnet ist, um sich axial zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag zu bewegen, eine Feder, die mit dem Kolben gekoppelt ist, ein Einlassrückschlagventil, das an einem Einlass der Verdichtungskammer angeordnet ist, ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil, das dem Druckspeicher vorgeschaltet positioniert ist, einen Einlass des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils, der mit einer Niederdruckpumpe fluidisch gekoppelt ist, und einen Auslass des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils, der mit dem Druckspeicher fluidisch kommuniziert. Während eines ersten Zustands in dem beispielhaften System kann der Druck in der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe und der Hochdruck-Kraftstoffleiste über eine axiale Bewegung des Druckspeichers reguliert werden. Ferner kann während eines zweiten Zustands der Druck innerhalb der Verdichtungskammer und der Hochdruck-Kraftstoffleiste durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil reguliert werden. Der erste Zustand kann ein Ausschalten des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils umfassen (damit es in einem Durchlasszustand arbeitet) und der zweite Zustand kann ein Aktivieren und Einschalten des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils nach Wunsch umfassen.
  • Unter Bezugnahme auf 9 ist eine Routine 900 veranschaulicht, die eine beispielhafte Steuerung des DI-Kraftstoffpumpenbetriebs in der Betriebsart mit variablem Druck und in der Betriebsart mit Standarddruck darstellt. Bei 902 können die Kraftmaschinenbetriebsbedingungen geschätzt und/oder gemessen werden. Beispielsweise können Kraftmaschinenbedingungen wie eine Kraftmaschinendrehzahl, ein Kraftmaschinenkraftstoffbedarf, eine Aufladung, ein vom Fahrer angefordertes Drehmoment, eine Kraftmaschinentemperatur, eine Luftladung usw. bestimmt werden.
  • Bei 904 kann die Routine 900 bestimmen, ob die HPP (z. B. die DI-Kraftstoffpumpe 228) in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden kann. Die HPP kann in einem Beispiel in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden, wenn die Kraftmaschine im Leerlauf ist. In einem weiteren Beispiel kann die HPP in der Betriebsart mit Standarddruck agieren, wenn das Fahrzeug verzögert wird. Wenn bestimmt wird, dass die DI-Kraftstoffpumpe in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden kann, schreitet die Routine 900 zu 920 fort, um das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil (wie etwa das SACV 312 der DI-Pumpe 228) zu deaktivieren und auszuschalten. Genauer kann der Elektromagnet in dem SACV in einen Durchlasszustand ausgeschaltet werden, so dass Kraftstoff durch das SACV sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts des SACV fließen kann. Hierbei kann wie bereits erläutert ein Standarddruck der DI-Kraftstoffpumpe 228 aufgrund des Vorhandenseins des Druckspeichers 340 in der DI-Kraftstoffpumpe 228 erreicht werden.
  • Wenn jedoch bei 904 bestimmt wird, dass die HPP nicht in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben werden kann, fährt die Routine 900 zu 906 fort, um die HPP in der Betriebsart mit variablem Druck zu betreiben. Die Betriebsart mit variablem Druck des HPP-Betriebs kann während in einem Beispiel Nicht-Leerlauf-Bedingungen verwendet werden. In einem weiteren Beispiel kann die Betriebsart mit variablem Druck verwendet werden, wenn ein Drehmomentbedarf größer ist, beispielsweise während der Beschleunigung eines Fahrzeugs. Wie bereits erwähnt kann die Betriebsart mit variablem Druck ein elektronisches Steuern des HPP-Betriebs durch Betätigen und Einschalten des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils und ein kontinuierliches Regulieren des Kraftstoffdrucks umfassen.
  • Als nächstes kann die Routine 900 bei 908 bestimmen, ob der aktuelle Drehmomentbedarf (und Kraftstoffbedarf) einen Bedarf an vollen Pumpenhüben umfasst. Volle Pumpenhübe können ein Betreiben der DI-Kraftstoffpumpe bei einem Tastgrad von 100 % umfassen, wobei ein signifikant großer Teil des Kraftstoffs an die DI-Kraftstoffleiste geliefert wird. Ein Beispiel eines Betriebs der DI-Pumpe mit 100 % Tastgrad ist in 5 abgebildet.
  • Wenn bestätigt wird, dass vollständige Pumpenhübe (beispielsweise 100 % Tastgrad) gewünscht sind, fährt die Routine 900 zu 910 fort, wo das SACV für einen ganzen Hub der Pumpe eingeschaltet wird. Daher kann das SACV durch einen ganzen Verdichtungstakt hindurch eingeschaltet sein (und geschlossen sein, um als Rückschlagventil zu fungieren). Somit kann bei 912 das SACV bei einem Beginn eines Verdichtungstakts eingeschaltet und geschlossen werden. Ferner kann das SACV am Beginn jedes nachfolgenden Verdichtungstakts geschlossen werden, bis der Pumpenbetrieb abgewandelt wird. Zum Beispiel kann der Pumpenbetrieb abgewandelt werden, wenn vielleicht ein reduzierter Pumpenhub befohlen wird oder in einem weiteren Beispiel vielleicht der Pumpenbetrieb zu der Betriebsart mit Standarddruck geändert wird.
  • Wenn auf der anderen Seite bei 908 bestimmt wird, dass vollständige Pumpenhübe (oder Betrieb mit 100 % Tastgrad) nicht erwünscht sind, schreitet die Routine 900 zu 914 fort, um die DI-Pumpe in einem reduzierten Pumpenhub oder bei weniger als 100 % Tastgrad zu betreiben. Als nächstes kann der Controller bei 916 das SACV zu einer Zeit zwischen der UT-Stellung und der OT-Stellung des Pumpenkolbens in dem Verdichtungstakt einschalten und schließen. Zum Beispiel kann die DI-Pumpe mit einem Tastgrad von 20 % betrieben werden, wobei das SACV eingeschaltet wird, um zu schließen, wenn 80 % des Verdichtungstakts abgeschlossen sind, um ungefähr 20 % des Volumens der DI-Pumpe zu pumpen. In einem weiteren Beispiel kann die DI-Pumpe mit einem Tastgrad von 60 % betrieben werden, wobei das SACV geschlossen werden kann, wenn 40 % des Verdichtungstakts abgeschlossen sind. Dabei können 60 % des DI-Pumpenvolumens in die DI-Kraftstoffleiste gepumpt werden. Ein Beispiel für einen reduzierten Pumpenhub oder einen Betrieb der Hochdruckpumpe mit einem Tastgrad von weniger als 100 % (auch als Betrieb mit reduziertem Tastgrad bezeichnet) ist zuvor in Bezug auf 6 beschrieben.
  • Es ist zu beachten, dass ein Controller die Routine 900, die in einem nichtflüchtigen Speicher des Controllers wie etwa des Controllers 12 gespeichert sein kann, befehligt.
  • Unter Bezugnahme auf 10 und 11 sind jeweils Routinen 1000 und 1100 geschildert, die einen beispielhaften Kraftstofffluss in den verschiedenen Betriebsarten des DI-Kraftstoffpumpenbetriebs darstellen. Insbesondere zeigt die Routine 1000 einen beispielhaften Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe während einer Betriebsart mit variablem Druck, während die Routine 1100 einen beispielhaften Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe während einer Betriebsart mit Standarddruck zeigt. Es wird angemerkt, dass der Controller die Routinen 1000 und 1100, die jeweils in 10 und 11 gezeigt sind, vielleicht weder befehligt noch ausführt. An sich kann der Kraftstofffluss aufgrund von Hardware in der DI-Kraftstoffpumpe erfolgen.
  • Bei 1002 kann bestimmt werden, dass die DI-Kraftstoffpumpe wie etwa die DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit variablem Druck arbeitet. Ein Kraftstofffluss während eines Tastgrads der DI-Pumpe von 100 % kann von einem Kraftstofffluss während eines Tastgrads der DI-Pumpe von weniger als 100 % abweichen. Dementsprechend sind beide Beispiele veranschaulicht. Bei 1004 kann die Routine 1000 bestätigen, ob ein Tastgrad von 100 % (oder ein voller Pumpenhub) an die DI-Kraftstoffpumpe befohlen wird. Wenn ja, fährt die Routine 1000 bei 1006 fort, wo ein Saugtakt in der DI-Kraftstoffpumpe auftreten kann. Der Saugtakt kann eine Verschiebung der Stellung des Pumpenkolbens von der OT-Stellung in die UT-Stellung umfassen.
  • Da sich der Pumpenkolben (wie etwa der Pumpenkolben 306 von 3) nach unten bewegt, sinkt ein Druck in der Verdichtungskammer (wie beispielsweise der Verdichtungskammer 308 der DI-Kraftstoffpumpe 228). Ferner kann jeglicher in dem Bereich 337 unter einem Druckspeicherkolben (z. B. dem Druckspeicherkolben 336 des Druckspeichers 340) vorhandene Kraftstoff in die Verdichtungskammer gesaugt werden. Es wird angemerkt, dass dann, wenn Kraftstoff in dem Bereich 337 vorhanden ist, der Druckspeicherkolben anfänglich in einer Stellung zwischen einem ersten Anschlag (wie dem ersten Anschlag 339 des Druckspeichers 340) und einem zweiten Anschlag (wie dem zweiten Anschlag 335 des Druckspeichers 340) sein kann. Außerdem kann sich der Druckspeicherkolben nach unten bewegen, wenn Kraftstoff in dem Bereich 337 nach unten in das zunehmende Volumen der Verdichtungskammer fließt.
  • Die Bewegung des Druckspeicherkolbens ermöglicht, dass Kraftstoff bei 1008 der Routine 1000 durch ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil (wie etwa das SACV 312 der DI-Kraftstoffpumpe 228) in einen Bereich über dem Druckspeicherkolben wie etwa den Bereich 338 über dem Druckspeicherkolben 336 fließt. Als nächstes bewegt sich bei 1010 der Druckspeicherkolben abwärts bis seine axiale Abwärtsbewegung durch den ersten Anschlag behindert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass 1008 und 1010 mit gestrichelten Linien dargestellt sind, die optionale Kraftstoffflüsse anzeigen. Diese optionalen Kraftstoffflüsse können nicht auftreten, wenn der Druckspeicherkolben in Ruhe an dem ersten Anschlag ist, wenn der Ansaugtakt beginnt.
  • Sobald der Druckspeicherkolben an dem ersten Anschlag ist, kann Kraftstoff über ein Einlassrückschlagventil, wie beispielsweise das Einlassrückschlagventil 313 der DI-Kraftstoffpumpe 228, bei 1012 in die Verdichtungskammer fließen. Kraftstoff kann über das Einlassrückschlagventil für den Rest des Ansaugtakts angesaugt werden, nachdem der Druckspeicherkolben stationär an dem ersten Anschlag gehalten wird.
  • Da die DI-Kraftstoffpumpe mit einem Tastgrad von 100 % arbeitet, kann das SACV bei 1014 eingeschaltet werden, um bei Beginn eines Verdichtungstakts durch den Pumpenkolben zu schließen. Somit kann Kraftstofffluss aus dem Bereich 338 (über dem Druckspeicherkolben 336) durch das SACV 312 in Richtung der vierten Leitung 326 in der DI-Kraftstoffpumpe 228 gesperrt werden. Da sich der Pumpenkolben nach oben in Richtung der Verdichtungskammer bewegt, kann der Kraftstoffdruck bei 1016 deutlich steigen. Sobald der Druck in der Verdichtungskammer über einen Druck in der DI-Kraftstoffleiste steigt, kann Kraftstoff bei 1018 an die DI-Kraftstoffleiste geliefert werden. An sich kann eine beträchtliche Menge (beispielsweise ein Maximum) an Kraftstoff während des Betriebs der DI-Kraftstoffpumpe mit 100 % Tastgrad an die DI-Kraftstoffleiste geliefert werden.
  • Zurück bei 1004 kann dann, wenn die DI-Kraftstoffpumpe in der Betriebsart mit variablem Druck nicht bei 100 % Tastgrad betrieben wird, bei 1020 bestimmt werden, dass die DI-Kraftstoffpumpe bei weniger als 100 % Tastgrad (oder bei einem reduzierten Pumpenhub) arbeitet. Die Routine 1000 fährt bei 1022 bei einem Beginn eines Ansaugtakts in der DI-Pumpe fort. Da sich der Pumpenkolben nach unten bewegt, sinkt ein Druck in der Verdichtungskammer. Ferner kann jeglicher Kraftstoff, der in dem Bereich 337 unter dem Druckspeicherkolben vorhanden ist, in die Verdichtungskammer gesaugt werden. Es wird angemerkt, dass dann, wenn Kraftstoff in dem Bereich 337 vorhanden ist, der Druckspeicherkolben zunächst in einer Stellung zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag sein kann. Außerdem kann sich der Druckspeicherkolben nach unten bewegen, wenn Kraftstoff in dem Bereich 337 nach unten in das zunehmende Volumen der Verdichtungskammer fließt.
  • Wenn sich der Druckspeicherkolben in Richtung des ersten Anschlags 339 verschiebt, kann Kraftstoff bei 1024 durch das SACV in den Bereich (wie etwa den Bereich 338) über dem Druckspeicherkolben fließen. Dieser Fluss in den Bereich 338 kann bei 1026 eine Abwärtsbewegung des Druckspeicherkolbens in Richtung des ersten Anschlags ermöglichen. Es wird darauf hingewiesen, dass 1024 und 1026 mit gestrichelten Linien dargestellt sind, die optionale Kraftstoffflüsse anzeigen. Diese optionalen Kraftstoffflüsse können nicht auftreten, wenn der Druckspeicherkolben in Ruhe an dem ersten Anschlag ist, wenn der Ansaugtakt beginnt.
  • Sobald der Druckspeicherkolben bei 1026 an dem ersten Anschlag ist, kann Kraftstoff bei 1028 über ein Einlassrückschlagventil, wie beispielsweise das Einlassrückschlagventil 313 der DI-Kraftstoffpumpe 228, in die Verdichtungskammer fließen. Kraftstoff kann über das Einlassrückschlagventil für den Rest des Ansaugtakts angesaugt werden, nachdem der Druckspeicherkolben stationär an dem ersten Anschlag gehalten wird.
  • Da die DI-Kraftstoffpumpe mit einem reduzierten Pumpenhub oder einem Tastgrad von weniger als 100 % arbeitet, kann das SACV nicht eingeschaltet werden, um zu schließen, bis der Pumpenkolben während des nachfolgenden Verdichtungstaktes zwischen der UT-Stellung und der OT-Stellung ist. Bei 1030 kann ein anschließender Verdichtungshub (bezogen auf den Saugtakt bei 1022) beginnen und in der DI-Kraftstoffpumpe erfolgen. Bei 1032, während sich der Pumpenkolben von der UT-Stellung in Richtung der Verdichtungskammer nach oben bewegt, kann Kraftstoff in der Verdichtungskammer eine Aufwärtsbewegung des Druckspeicherkolbens antreiben. Somit bewegt sich der Druckspeicherkolben im Tandem mit dem Pumpenkolben. Der Druckspeicherkolben kann sich nach oben verschieben, weil das SACV weiterhin offen ist, so dass Kraftstoff in Richtung der vierten Leitung 326 (in 3) durchfließen kann. Da sich der Druckspeicherkolben in Richtung des zweiten Anschlags aufwärts bewegt, kann Kraftstoff aus dem Bereich über dem Druckspeicherkolben bei 1034 verschoben werden und kann sich durch das SACV in Richtung des Stufenraums der DI-Kraftstoffpumpe bewegen. Das SACV kann somit bei 1036 zu Beginn des Verdichtungshubs in einem Durchlasszustand offen sein.
  • Zu einem gewünschten Zeitpunkt, der auf dem geforderten Tastgrad basiert, kann das SACV zwischen der UT- und der OT-Stellung des Pumpenkolbens bei 1038 während des Verdichtungshubs eingeschaltet werden. Als nächstes kann bei 1040 nicht zugelassen werden, dass Kraftstoff den Bereich über dem Druckspeicherkolbens verlässt, und der Druckspeicherkolben kann dementsprechend stationär gemacht werden. Bei 1042 kann der Kraftstoff in der Verdichtungskammer verdichtet werden, um den Druck in der Verdichtungskammer zu erhöhen. Ferner kann, da der Druck in der Verdichtungskammer den Druck in der DI-Kraftstoffleiste übersteigt, Kraftstoff die Verdichtungskammer in Richtung der DI-Kraftstoffleiste über ein Auslassrückschlagventil wie etwa das Vorwärtsfluss-Auslassrückschlagventil 316 von 3 verlassen.
  • Unter Bezugnahme auf 11 ist die Routine 1100 gezeigt, die einen beispielhaften Kraftstofffluss in der DI-Kraftstoffpumpe während einer Betriebsart mit Standarddruck darstellt. Es wird angemerkt, dass der Controller die Routine 1100 vielleicht weder befehligt noch ausführt. An sich kann der Kraftstofffluss aufgrund von Hardware in der DI-Kraftstoffpumpe erfolgen.
  • Bei 1102 kann bestimmt werden, dass die DI-Kraftstoffpumpe wie beispielsweise die DI-Kraftstoffpumpe 228 in der Betriebsart mit Standarddruck arbeitet. Wie zuvor beschrieben umfasst der Betrieb der DI-Kraftstoffpumpe in der Betriebsart mit Standarddruck ein Deaktivieren und ein Ausschalten des SACV während des gesamten Pumpenbetriebs. Somit kann Kraftstofffluss hin und her durch das SACV auftreten, sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts von dem SACV.
  • Als nächstes kann bei 1104 bestätigt werden, ob ein Kraftstoffleistendruck (FRP) in der DI-Kraftstoffleiste niedriger als der Standarddruck der DI-Kraftstoffpumpe ist. Die Direkteinspritzung in der Betriebsart mit Standarddruck kann zu einem Druckabfall innerhalb der DI Kraftstoffleiste führen. Wenn während der Betriebsart mit Standarddruck des DI-Kraftstoffpumpenbetriebs Kraftstoff in die Kraftmaschine über Direkteinspritzvorrichtungen abgegeben wird, kann der FRP sinken. Als Antwort auf diese Abnahme des FRP kann während eines Verdichtungstakts Kraftstoff aus der Verdichtungskammer der DI-Pumpe in die DI-Kraftstoffleiste ausgestoßen werden. Dementsprechend kann die Kraftstoffmenge in der Verdichtungskammer verringert sein, was es ermöglicht, dass zusätzlicher Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil während des Ansaugtakts in der DI-Kraftstoffpumpe eingesaugt wird, wie in 8 gezeigt ist.
  • Wenn der FRP niedriger als der Standarddruck ist oder zuvor niedriger als der FRP war, fährt die Routine 1100 zu 1106 fort, wo ein Ansaugtakt in der DI-Kraftstoffpumpe beginnen kann. Während sich der Pumpenkolben der DI-Kraftstoffpumpe nach unten bewegt, sinkt ein Druck in der Verdichtungskammer. Ferner kann jeglicher Kraftstoff, der in dem Bereich 337 unter einem Druckspeicherkolben vorhanden ist, in die Verdichtungskammer gesaugt werden. Es wird angemerkt, dass dann, wenn Kraftstoff in dem Bereich 337 vorhanden ist, der Druckspeicherkolben anfänglich in einer Position zwischen einem ersten Anschlag (wie etwa dem ersten Anschlag 339 des Druckspeichers 340) und einem zweiten Anschlag (wie etwa dem zweiten Anschlag 335 des Druckspeichers 340) sein kann. An sich kann der Kraftstoff in dem Druckspeicher gespeichert werden. Weiterhin kann sich der Druckspeicherkolben nach unten bewegen, wenn der Kraftstoff in dem Bereich 337 nach unten in ein zunehmendes Volumen der Verdichtungskammer fließt.
  • Die Bewegung des Druckspeicherkolbens ermöglicht, dass Kraftstoff bei 1108 der Routine 1100 durch ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil (wie etwa das SACV 312 der DI-Kraftstoffpumpe 228) in den Bereich über dem Druckspeicherkolben fließt. Als nächstes bewegt sich bei 1110 der Druckspeicherkolben abwärts, bis seine axiale Abwärtsbewegung durch den ersten Anschlag verhindert wird. Sobald der Druckspeicherkolben an dem ersten Anschlag ruht, kann bei 1112 Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil in die Verdichtungskammer fließen. An sich kann Kraftstoff durch einen Rest des Saugtakts hindurch (nachdem der Druckspeicherkolben den ersten Anschlag erreicht hat) von dem Einlassrückschlagventil in die Verdichtungskammer fließen.
  • Als nächstes kann bei 1114 ein anschließender Verdichtungstakt auftreten, der umfasst, dass der Pumpenkolben sich von dem UT zu dem OT nach oben bewegt. Der Druckspeicherkolben kann sich bei 1116 gemeinsam mit dem Pumpenkolben nach oben bewegen. Die Verschiebung des Druckspeicherkolbens in die Aufwärtsrichtung in Richtung des zweiten Anschlags treibt Kraftstoff in dem Bereich über dem Druckspeicherkolben dazu, bei 1118 durch das SACV zu fließen. An sich kann das SACV bei 1120 während des Verdichtungstakts offen sein. Da sich der Druckspeicherkolben nach oben bewegt, kann eine Feder des Druckspeichers (wie etwa die Feder 334 der DI-Pumpe 228 in 3) komprimiert werden und der Druck in der Verdichtungskammer der DI-Pumpe kann bei 1122 auf den Standarddruck steigen. Der Standarddruck kann auf einer Federkonstante der Feder basieren. Wenn der FRP niedriger als der Standarddruck ist, fließt Kraftstoff aus der Verdichtungskammer und dem Druckspeicher bei 1124, sobald der Standarddruck in der DI-Kraftstoffpumpe erreicht ist. Somit kann der Kraftstofffluss in die DI-Kraftstoffleiste den FRP auf den Standarddruck erhöhen.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Bewegung des Druckspeicherkolbens mit der Bewegung des Pumpenkolbens übereinstimmt. Genauer gesagt kann eine Richtung der Bewegung des Druckspeicherkolbens im Wesentlichen mit einer Bewegungsrichtung des Pumpenkolbens übereinstimmen, wenn die DI-Kraftstoffpumpe in der Betriebsart mit Standarddruck mit dem SACV in dem Durchlasszustand arbeitet. Da sich der Pumpenkolben in dem Ansaugtakt nach unten in Richtung des UT bewegt, kann sich der Druckspeicherkolben nach unten bewegen, bis er an dem ersten Anschlag zur Ruhe kommt. Wenn sich der Pumpenkolben während des Verdichtungstakts nach oben in Richtung des OT bewegt, bewegt sich der Druckspeicherkolben ebenfalls nach oben in Richtung des zweiten Anschlags.
  • Wenn bei 1104 bestimmt wird, dass der FRP nicht niedriger als der Standarddruck ist, fährt die Routine 1100 bei 1126 fort, um zu bestimmen, dass der FRP größer oder gleich dem Standarddruck ist. Ferner kann bei 1128 ein Ansaugtakt in der DI-Kraftstoffpumpe beginnen. Da sich der Pumpenkolben der DI-Kraftstoffpumpe nach unten bewegt, sinkt ein Druck in der Verdichtungskammer. Ferner kann jeglicher Kraftstoff, der am Ende des vorhergehenden Verdichtungstakts in dem Bereich 337 unter dem Druckspeicherkolben vorhanden ist, in die Verdichtungskammer gesaugt werden. An sich kann der Kraftstoff am Ende eines vorangehenden Verdichtungstakts in dem Druckspeicher gespeichert werden. Weiterhin kann sich der Druckspeicherkolben nach unten bewegen, da Kraftstoff in dem Bereich 337 nach unten in das sich vergrößernde Volumen der Verdichtungskammer fließt.
  • Die Bewegung des Druckspeicherkolbens ermöglicht, dass Kraftstoff bei 1130 der Routine 1100 durch ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil (wie etwa das SACV 312 der DI-Kraftstoffpumpe 228) in den Bereich über dem Druckspeicherkolben fließt. Als nächstes bewegt sich bei 1132 der Druckspeicherkolben abwärts, bis seine axiale Abwärtsbewegung durch den ersten Anschlag verhindert wird. Sobald der Druckspeicherkolben indes bei 1134 an dem ersten Anschlag ruht, kann kein Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil in die Verdichtungskammer fließen. Da der FRP größer als der (oder gleich dem) Standarddruck ist, kann kein Kraftstoffabfluss aus der Verdichtungskammer in Richtung der DI-Kraftstoffleiste auftreten. Ferner kann Kraftstoff in dem Druckspeicher gespeichert werden. Dementsprechend kann es keine Kraftstoffzufuhr aus dem Einlassrückschlagventil geben. In einem Beispiel kann jedoch eine minimale Menge an Kraftstoff über das Einlassrückschlagventil in die Verdichtungskammer entweichen.
  • Als nächstes kann bei 1136 ein Verdichtungstakt im Anschluss an den Ansaugtakt bei 1128 auftreten, der umfasst, dass sich der Pumpenkolben von dem UT zu dem OT nach oben bewegt. Der Druckspeicherkolben kann sich gemeinsam mit dem Pumpenkolben bei 1138 aufwärts bewegen. Die Verschiebung des Druckspeicherkolbens in die Aufwärtsrichtung in Richtung des zweiten Anschlags treibt den Kraftstoff in dem Bereich über dem Druckspeicherkolben dazu, bei 1140 durch das SACV zu fließen. An sich kann das SACV während des Verdichtungstakts bei 1142 geöffnet sein. Da sich der Druckspeicherkolben nach oben bewegt, kann die Feder des Druckspeichers komprimiert werden und der Druck in der Verdichtungskammer der DI-Pumpe kann bei 1144 auf den Standarddruck steigen. Da der FRP höher ist als der Standarddruck (oder ihm im Wesentlichen entspricht), kann kein Kraftstoff die Verdichtungskammer verlassen. Bei 1146 kann Kraftstoff in dem Druckspeicher und dem Freiraumvolumen der Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe zurückgehalten werden. Dementsprechend kann Kraftstoff in dem Druckspeicher für zumindest einen Teil des Verdichtungstakts gespeichert werden.
  • Auf diese Weise kann ein Kraftstoffsystem eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe (DI-Kraftstoffpumpe) umfassen, die in einer mechanischen Betriebsart bzw. einer Betriebsart mit Standarddruck ohne Erhöhen einer Temperatur des Kraftstoffs betrieben werden kann. Da der Standarddruck von einem Druckspeicher aufrechterhalten wird, kann ein vorgelagertes Druckentlastungsventil weggelassen werden und die Kraftstofferwärmung aufgrund des widerholten Fließens durch das Druckentlastungsventil kann reduziert werden. Der Druckspeicher kann koaxial innerhalb einer Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe angeordnet sein, so dass der Druckspeicher in Richtung eines ersten Endes einer Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Der Druckspeicher kann eine Feder umfassen, die mit einem Druckspeicherkolben gekoppelt ist. Ein Kolben der DI-Kraftstoffpumpe oder ein Pumpenkolben kann in Richtung eines zweiten Endes der Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe angeordnet sein. Somit kann die Verdichtungskammer von der Bohrung (genauer gesagt Wänden der Bohrung), dem Druckspeicher (insbesondere einem Kolben des Druckspeichers) und dem Pumpenkolben begrenzt sein. An sich können der Druckspeicherkolben und der Pumpenkolben auf gegenüberliegenden Seiten der Verdichtungskammer angeordnet sein. Ferner können der Druckspeicher und der Pumpenkolben innerhalb der gleichen, gemeinsamen Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe angeordnet sein. Somit teilen sich der Druckspeicher und der Pumpenkolben die Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe. Es versteht sich auch, dass sich der Druckspeicherkolben axial in der Bohrung zwischen einem ersten Anschlag (der in Richtung der Verdichtungskammer angeordnet ist) und einem zweiten Anschlag (der in Richtung eines Einlasses des Druckspeichers entfernt von der Verdichtungskammer angeordnet ist) bewegt kann.
  • Die DI-Kraftstoffpumpe kann auch ein elektromagnetisch betätigtes Rückschlagventil oder elektromagnetisches Überlaufventil umfassen, das dem Druckspeicher vorgeschaltet angeordnet sein kann. Ferner kann das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil mit dem Druckspeicher fluidisch gekoppelt sein. Die axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag kann im Wesentlichen durch das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil (SACV), das einem Einlass zu dem Druckspeicher vorgeschaltet eingekoppelt ist, reguliert werden. Insbesondere kann die axiale Bewegung des Druckspeicherkolbens durch den Kraftstofffluss durch das SACV reguliert werden. Eine Bewegung des Pumpenkolbens kann auch Auswirkungen auf die Bewegung des Druckspeicherkolbens haben. Ein Bereich (mit einem variablen Volumen) über dem Druckspeicherkolben kann Kraftstoff über das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil empfangen. Die Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe kann Kraftstoff primär über ein Einlassrückschlagventil empfangen.
  • Wenn die DI-Kraftstoffpumpe in einer Betriebsart mit variablem Druck arbeitet, kann das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil aktiviert und eingeschaltet werden, um eine Kraftstoffmenge, die durch das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil fließt, zu dosieren. Wenn die DI-Kraftstoffpumpe bei vollen Pumpenhüben (z. B. bei 100 % Tastgrad) arbeitet, kann das SACV ferner an einem Anfang eines Verdichtungstakts in eine geschlossene Position eingeschaltet werden, so dass der Druckspeicherkolben während des Verdichtungstakts im Wesentlichen bei dem ersten Anschlag fixiert bleibt. Wenn umgekehrt die DI-Kraftstoffpumpe bei reduzierten Pumpenhüben (z. B. bei einem Tastgrad von weniger als 100 %) betrieben wird, kann der Druckspeicherkolben an einer Stelle zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag basierend darauf, wann das SACV während des Verdichtungstakts eingeschaltet wird, stationär gemacht werden. Kraftstoff in der Verdichtungskammer kann durch den Pumpenkolben gegen den Druckspeicherkolben und die Bohrung verdichtet werden und kann an eine Hochdruck-Kraftstoffleiste geliefert werden, die mit der DI-Kraftstoffpumpe fluidisch gekoppelt ist. Dieser hinzugefügte Kraftstoff in der Hochdruck-Kraftstoffleiste ermöglicht eine Erhöhung des Kraftstoffleistendrucks. Somit kann der Druck in der Hochdruck-Kraftstoffleiste durch Anpassen eines Tastgrads des elektromagnetisch betätigten Rückschlagventils in der Betriebsart mit variablem Druck reguliert werden.
  • Wenn die DI-Kraftstoffpumpe in einer Betriebsart mit Standarddruck arbeitet, wie etwa bei dem Kraftmaschinenbetrieb während niedriger Kraftmaschinenlast, kann das elektromagnetisch betätigte Rückschlagventil deaktiviert und ausgeschaltet werden, um in einem Durchlasszustand zu fungieren. Hierbei kann die Druckspeicherkolbenstellung während des Verdichtungstakts vielleicht nicht fixiert sein; der Druckspeicherkolben kann in dem Druckspeicher zu einer axialen Bewegung entlang der Bohrung zwischen dem ersten Anschlag und dem zweiten Anschlag in der Lage sein.
  • Da Kraftstoff in der Verdichtungskammer in einem Verdichtungstakt des Pumpenkolbens verdichtet wird, kann verdrängter Kraftstoff in den Druckspeicher gedrückt werden. Genauer gesagt kann Kraftstoff während des Verdichtungstakts in einen Bereich unter dem Druckspeicherkolben, beispielsweise zwischen dem ersten Anschlag und einer Basis (oder Bodenfläche) des Druckspeicherkolbens, gedrängt werden. Somit kann der Kraftstoff in dem Druckspeicher während mindestens eines Teils des Verdichtungstakts gespeichert werden. Des Weiteren kann der Kraftstoff während des Verdichtungstakts in dem Druckspeicher bleiben und kann nicht in die Hochdruck-Kraftstoffleiste geliefert werden, solange der Kraftstoffdruck in der Hochdruck-Kraftstoffleiste größer oder gleich dem Standarddruck ist. Somit kann der Kraftstoffleistendruck in der Hochdruck-Kraftstoffleiste nicht steigen. Es ist zu beachten, dass der Standarddruck ein Ergebnis der Federkraft, die auf den Druckspeicherkolben wirkt, sein kann.
  • Wenn ein Kraftstoffeinspritzvorgang zu einer Abnahme des Kraftstoffdrucks in der Hochdruck-Kraftstoffleiste führt, kann der Druckspeicher während des Verdichtungstakts Kraftstoff an die Hochdruck-Kraftstoffleiste liefern, um den Standarddruck in der Hochdruck-Kraftstoffleiste aufrechtzuerhalten. Somit kann der Druck in der Hochdruck-Kraftstoffleiste durch den Druckspeicher in der DI-Kraftstoffpumpe aufrechterhalten werden. An sich kann der Druck in der Verdichtungskammer während des Betriebs in der Betriebsart mit Standarddruck gegen Ende eines Ansaugtakts in der DI-Kraftstoffpumpe auf den Druck bei einem Auslass einer Hebepumpe sinken.
  • Auf diese Weise kann ein beispielhaftes Verfahren dann, wenn ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil, das einem Druckspeicher vorgeschaltet positioniert ist, ausgeschaltet (z. B. deaktiviert) wird und in einen Durchlasszustand befohlen wird, ein Regulieren eines Drucks in jeweils einer Verdichtungskammer einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe und einer Kraftstoffleiste über eine axiale Bewegung des Druckspeichers umfassen, wobei der Druckspeicher koaxial innerhalb einer Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe positioniert ist. Der Druckspeicher kann mit der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe fluidisch kommunizieren. Weiterhin kann der Druckspeicher Kraftstoff für einen Teil eines Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe speichern. An sich kann der Druck in der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe reguliert werden, um einen Differenzdruck zwischen einem oberen und einem unteren Ende eines Kolbens der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe (z. B. des Pumpenkolbens 306 von 3) während des Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe bereitzustellen. Der Druckspeicher kann eine Feder umfassen, die mit einem Kolben gekoppelt ist, wobei der Kolben innerhalb der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist, um sich axial zwischen einem niedrigeren Anschlag (dem ersten Anschlag 339 von 3) und einem höheren Anschlag (dem zweiten Anschlag 335 von 3) zu bewegen. Das Verfahren kann ferner dann, wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil eingeschaltet ist, ein Regulieren des Drucks in der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe und der Kraftstoffleiste über das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil umfassen. Auf diese Weise kann eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer Betriebsart mit Standarddruck oder einer mechanischen Betriebsart ohne Erhöhung der Kraftstofftemperatur betrieben werden. Ferner kann durch Aufrechterhalten des Standarddrucks in der Verdichtungskammer der DI-Kraftstoffpumpe mittels des Druckspeichers eine Schmierung der DI-Kraftstoffpumpe fortgesetzt werden, was eine Verringerung der Verschlechterung der DI-Kraftstoffpumpe ermöglicht. Durch Aufnahme des Druckspeichers innerhalb der Bohrung der DI-Kraftstoffpumpe kann Kraftstoff in dem Druckspeicher während der Betriebsart mit Standarddruck ohne eine Erhöhung der Kraftstofftemperatur gespeichert werden. An sich kann die Kraftstofferwärmung reduziert werden und eine Wahrscheinlichkeit der Bildung von Dämpfen auch reduziert werden. Insgesamt kann der Betrieb der DI-Kraftstoffpumpe verbessert werden und gleichzeitig das Betriebsleben der DI-Kraftstoffpumpe verlängert werden.
  • In einer anderen Darstellung kann ein System für eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe einen Druckspeicher umfassen, der koaxial innerhalb einer Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist, wobei der Druckspeicher einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet ist. Der Druckspeicher kann eine Feder und einen Kolben umfassen, wobei die Feder mit dem Kolben gekoppelt ist. Der Kolben des Druckspeichers kann zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag angeordnet sein, wobei der erste Anschlag in Richtung einer Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe liegt und der zweite Anschlag entfernt von der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe liegt. Der Kolben des Druckspeichers kann sich die Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe mit einem Pumpenkolben teilen, wobei der Pumpenkolben von einem Nocken angetrieben wird. Der Kolben des Druckspeichers und der Pumpenkolben können einander gegenüberliegend angeordnet sein. Der Kolben des Druckspeichers kann an einem ersten Ende der Verdichtungskammer angeordnet sein und der Pumpenkolben kann an einem zweiten Ende der Verdichtungskammer angeordnet sein, wobei das erste Ende und das zweite Ende zueinander entgegengesetzt sind. Der Druckspeicher kann mit der Verdichtungskammer fluidisch gekoppelt sein. Des Weiteren kann der Druckspeicher Kraftstoff während zumindest eines Teils eines Verdichtungstakts in der DI-Pumpe speichern, wenn die DI-Pumpe in der Betriebsart mit Standarddruck betrieben wird. Zusätzlich kann der Druckspeicher keinen Kraftstoff speichern, wenn ein voller Pumpenhub in einer Betriebsart mit variablem Druck an die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe befohlen wird, wobei der volle Pumpenhub ein Einschalten des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils an einem Anfang eines Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe umfasst.
  • Es ist zu beachten, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemanordnungen verwendbar sind. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, das den Controller in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Kraftmaschinenhardware umfasst, ausgeführt werden. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben sind, können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie z. B. einer ereignisgesteuerten Strategie, einer unterbrechungsgesteuerten Strategie, Mehrprozessbetrieb, Mehrsträngigkeit und dergleichen darstellen. Daher können verschiedene Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen auch weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich zur Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen können abhängig von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen graphisch einen Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Kraftmaschinensteuerungssystem programmiert werden soll, wobei die beschriebenen Vorgänge durch Ausführen der Befehle in einem System, das verschiedene Hardwarekomponenten in Kombination mit dem elektronischen Controller umfasst, durchgeführt werden.
  • Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und anderer Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart sind.
  • Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer dieser Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehr von diesen Elementen weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
  • Es ist ferner beschrieben:
    • A. System, das Folgendes umfasst: einen Druckspeicher, der innerhalb einer Bohrung einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise angeordnet ist, wobei der Druckspeicher einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet ist.
    • B. System nach A, wobei der Druckspeicher über einer Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist und wobei der Druckspeicher in Fluidkommunikation mit der Verdichtungskammer ist.
    • C. System nach B, wobei die Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe Kraftstoff über ein Einlassrückschlagventil empfängt, das mit einem Einlass der Verdichtungskammer gekoppelt ist.
    • D. System nach C, wobei der Druckspeicher eine Feder umfasst, die mit einem Kolben gekoppelt ist, wobei sich der Kolben in der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag axial bewegen kann.
    • E. System nach D, wobei der erste Anschlag in Richtung der Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist und der zweite Anschlag entfernt von der Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
    • F. System nach E, wobei eine Bewegung des Kolbens des Druckspeichers von einem Kraftstofffluss durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil reguliert wird.
    • G. System nach F, wobei dann, wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil ausgeschaltet ist und in einer Durchlassbetriebsart ist, eine Richtung der Bewegung des Kolbens des Druckspeichers im Wesentlichen mit einer Richtung der Bewegung des Pumpenkolbens in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe im Einklang ist.
    • H. System nach G, wobei der Pumpenkolben über die Verdichtungskammer hinweg gegenüber dem Kolben des Druckspeichers angeordnet ist.
    • I. System nach H, wobei während einer Betriebsart mit Standarddruck der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe der Druckspeicher Kraftstoff bei einem vorgegebenen Druck während eines Teils eines Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe speichert, wobei der vorgegebene Druck auf einer Federkonstante der Feder des Druckspeichers basiert.
    • J. System nach I, wobei die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe Folgendes umfasst: einen Kolbenschaft, der mit dem Pumpenkolben gekoppelt ist, wobei der Kolbenschaft einen Außendurchmesser aufweist, der in der Größe im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Pumpenkolbens ist.
    • K. System nach I, wobei die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe Folgendes umfasst: einen Kolbenschaft, der mit dem Pumpenkolben gekoppelt ist, wobei der Kolbenschaft einen Außendurchmesser aufweist, der im Wesentlichen halb so groß wie ein Außendurchmesser des Pumpenkolbens ist.
    • L. Verfahren, das Folgendes umfasst: wenn ein elektromagnetisch betätigtes Rückschlagventil, das einem Druckspeicher vorgeschaltet ist, ausgeschaltet ist und in einer Betriebsart mit Standarddruck in einen Durchlasszustand befohlen ist, Regulieren eines Drucks in einer Verdichtungskammer einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe über eine axiale Bewegung eines Kolbens des Druckspeichers, wobei der Druckspeicher koaxial innerhalb einer Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
    • M. Verfahren nach L, wobei der Druckspeicher mit der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe fluidisch kommuniziert und wobei der Druckspeicher Kraftstoff für einen Teil eines Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe speichert.
    • N. Verfahren nach M, wobei der Druck in der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe reguliert wird, um einen Differenzdruck zwischen einem oberen und einem unteren Ende eines Kolbens der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe während eines Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe bereitzustellen.
    • O. Verfahren nach N, wobei der Druckspeicher eine Feder umfasst, die mit einem Kolben gekoppelt ist, wobei der Kolben innerhalb der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist, um sich axial zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag zu bewegen.
    • P. Verfahren nach O, das ferner dann, wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil in einer Betriebsart mit variablem Druck eingeschaltet ist, ein Regulieren des Drucks in der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe über das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil umfasst.
    • Q. System, das Folgendes umfasst: eine Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe, die eine Verdichtungskammer und einen Kolben umfasst, wobei der Kolben durch einen Nocken angetrieben wird und sich innerhalb einer Bohrung hin und her bewegt; eine Hochdruck-Kraftstoffleiste, die mit der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe fluidisch gekoppelt ist; einen Druckspeicher, der in der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise positioniert ist und mit der Verdichtungskammer fluidisch kommuniziert; einen Kolben des Druckspeichers, der innerhalb der Bohrung angeordnet ist, um sich zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag axial zu bewegen; eine Feder, die mit dem Kolben gekoppelt ist; ein Einlassrückschlagventil, das an einem Einlass der Verdichtungskammer angeordnet ist; ein elektromagnetisch aktiviertes Rückschlagventil, das dem Druckspeicher vorgeschaltet angeordnet ist; einen Einlass des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils, der mit einer Niederdruckpumpe fluidisch gekoppelt ist; und einen Auslass des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils, der mit dem Druckspeicher fluidisch kommuniziert.
    • R. System nach Q, wobei während eines ersten Zustands der Druck in der Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe und in der Hochdruck-Kraftstoffleiste über eine axiale Bewegung des Druckspeichers reguliert wird und wobei während eines zweiten Zustands der Druck innerhalb der Verdichtungskammer und der Hochdruck-Kraftstoffleiste mittels des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils reguliert wird.
    • S. System nach R, wobei der erste Zustand ein Deaktivieren und Ausschalten des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils umfasst und wobei der zweite Zustand ein Aktivieren des elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventils umfasst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2014/0224209 [0004]

Claims (10)

  1. System, das Folgendes umfasst: einen Druckspeicher, der innerhalb einer Bohrung einer Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe in einer koaxialen Weise angeordnet ist, wobei der Druckspeicher einem elektromagnetisch aktivierten Rückschlagventil nachgeschaltet angeordnet ist.
  2. System nach Anspruch 1, wobei der Druckspeicher über einer Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist und wobei der Druckspeicher in Fluidkommunikation mit der Verdichtungskammer ist.
  3. System nach Anspruch 2, wobei die Verdichtungskammer der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe Kraftstoff über ein Einlassrückschlagventil empfängt, das mit einem Einlass der Verdichtungskammer gekoppelt ist.
  4. System nach Anspruch 3, wobei der Druckspeicher eine Feder umfasst, die mit einem Kolben gekoppelt ist, wobei sich der Kolben in der Bohrung der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe zwischen einem ersten Anschlag und einem zweiten Anschlag axial bewegen kann.
  5. System nach Anspruch 4, wobei der erste Anschlag in Richtung der Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist und der zweite Anschlag entfernt von der Verdichtungskammer in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe angeordnet ist.
  6. System nach Anspruch 5, wobei eine Bewegung des Kolbens des Druckspeichers von einem Kraftstofffluss durch das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil reguliert wird.
  7. System nach Anspruch 6, wobei dann, wenn das elektromagnetisch aktivierte Rückschlagventil ausgeschaltet ist und in einer Durchlassbetriebsart ist, eine Richtung der Bewegung des Kolbens des Druckspeichers im Wesentlichen mit einer Richtung der Bewegung des Pumpenkolbens in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe im Einklang ist.
  8. System nach Anspruch 7, wobei der Pumpenkolben über die Verdichtungskammer hinweg gegenüber dem Kolben des Druckspeichers angeordnet ist.
  9. System nach Anspruch 8, wobei während einer Betriebsart mit Standarddruck der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe der Druckspeicher Kraftstoff bei einem vorgegebenen Druck während eines Teils eines Verdichtungstakts in der Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe speichert, wobei der vorgegebene Druck auf einer Federkonstante der Feder des Druckspeichers basiert.
  10. System nach Anspruch 9, wobei die Direkteinspritz-Kraftstoffpumpe Folgendes umfasst: einen Kolbenschaft, der mit dem Pumpenkolben gekoppelt ist, wobei der Kolbenschaft einen Außendurchmesser aufweist, der in der Größe im Wesentlichen gleich einem Außendurchmesser des Pumpenkolbens ist.
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