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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit
einer Druckerhöhungsfunktion,
wobei Hochdruck-Kraftstoff von einer Druckspeicherkammer durch einen
Druckerhöhungsmechanismus
weiter komprimiert bzw. unter Druck gesetzt wird und über Injektoren
oder Einspritzvorrichtungen in Verbrennungskammern eingespritzt
wird, und insbesondere ein Kraftstoffeinspritzsystem mit Druckerhöhungsfunktion,
das in der Lage ist, Kraftstoff präzise einzuspritzen, wobei eine
Belastung gemäß einem Betriebszustand
eines Verbrennungsmotors berücksichtigt
wird.
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Ein
Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Druckerhöhungsfunktion ist ein System,
das Kraftstoff über
Injektoren in Verbrennungskammern eines Verbrennungsmotors einspritzt.
In einem solchen Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Druckerhöhungsfunktion
wird Hochdruckkraftstoff von einer Kraftstoffquelle in einem aus
einer Common-Rail gebildeten Druckspeicherkammer gespeichert, und
mit der Common-Rail verbundene Einspritzdüsen sind den Verbrennungskammern
zugewandt. Außerdem
ist ein Druckerhöhungsmechanismus
in einem Zweig eines Hochdruck-Kraftstoffzufuhrweges angeordnet,
der sich zwischen der Common-Rail und den Injektoren erstreckt.
Im Druckerhöhungsmechanismus
wird ein Leistungskolben durch den Druck des über den Zweig des Hochdruck-Kraftstoffweges
zugeführten Hochdruck-Kraftstoffs
betätigt,
und der komprimierte Kraftstoff wird den Injektoren zugeführt. D.h.
der Leistungskolben wird durch ein elektromagnetisches Ventil eines
Druckerhöhungskolbens
betätigt.
Beispielsweise funktioniert das Kraftstoffeinspritzsystem mit einer
Druckerhöhungsfunktion
wie in 5 der beigefügten
Zeichnungen dargestellt. Insbesondere beginnt die Kraftstoffeinspritzung,
wenn zu einem Zeitpunkt t01 ein Signal n1 zum Aktivieren eines elektromagnetischen
Injektorventils ausgegeben wird. Ein Druck Pc an der Common-Rail
wird erhöht,
wenn zu einem Zeitpunkt t02 ein Signal n2 zum Betätigen des
elektromagnetischen Ventils des Druckerhöhungskolben (das als "elektromagnetisches
Kolbenventil" bezeichnet
wird) ausgegeben wird. Außerdem ändert sich
der Druck des komprimierten Kraftstoffes mit der Zeit, wie durch
Ph dargestellt ist, und der komprimierte Kraftstoff wird mit einem
Kraftstoffeinspritzverhältnis
pm eingespritzt.
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Die
Kraftstoffeinspritzung erfolgt in zwei Stufen. D.h., ein Anfangs-Kraftstoffeinspritzvorgang
j1 wird zwischen dem Zeitpunkt t01 (bei dem das elektromagnetische
Injektorventil geöffnet
wird) und dem Zeitpunkt t02 ausgeführt (bei dem das elektromagnetische
Kolbenventil geöffnet
wird) und ein End-Kraftstoffeinspritzvorgang j2 wird zwischen dem
Zeitpunkt t02 und dem Zeitpunkt t03 ausgeführt, bei dem das elektromagnetische
Injektorventil geschlossen wird. Diese Maßnahme wurde getroffen, um
Abgase und Motorgeräusche
zu reduzieren.
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In
einem normalen Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem entspricht
der Einspritzdruck normalerweise einem Common-Rail-Druck. Daher wird die dem Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert entsprechende
Aktivierungszeitdauer des Injektors anstatt basierend auf dem Einspritzdruck
auf der Basis des Common-Rail-Drucks bestimmt, der unmittelbar vor der
Kraftstoffeinspritzung gemessen wird.
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Bei
einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Druckerhöhungsfunktion
entspricht der Einspritzdruck des komprimierten Kraftstoffs jedoch
nicht dem Common-Rail-Druck. D.h., der Common-Rail-Druck kann nicht
als Einspritzdruck herangezogen werden. Daher muß der Einspritzdruck getrennt überwacht werden.
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Im
vorstehenden Fall sollte ein Sensor an einer Düsenöffnung jedes Injektors bereitgestellt
werden, um den Einspritzdruck zu erfassen. Es ist jedoch sehr schwierig,
Platz zum Installieren von Sensoren in den Injektoren bereitzustellen.
Außerdem
müssen die
Sensoren in allen Injektoren bereitgestellt werden, was hinsichtlich
der Kosten nicht vorteilhaft ist.
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Wenn
der Einspritzdruck nicht überwacht wird,
können
die Betätigungszeitdauern
der Injektoren und der elektromagnetischen Kolbenventile auf der
Basis des Common-Rail-Drucks nicht bestimmt werden, der sich mit
den Betriebszuständen
des Motors, der Betätigungs-
oder Aktivierungszeitdauer des Druckerhöhungskolbens, usw. ändert. Daher
ist es sehr schwierig, die Kraftstoffeinspritzung präzise zu steuern
und die Motorsteuerung zu stabilisieren.
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DE 43 13 852 A1 offenbart
eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für Brennkraftmaschinen mit einer von
der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftstoffhochdruckpumpe, die
einen Druckspeicherraum mit Kraftstoff hohen Drucks füllt, der
seinerseits über Einspritzleitungen
mit in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden
Einspritzventilen verbunden ist. In dieser Vorrichtung arbeitet die
vorgeschlagene Einrichtung mit zwei Druckniveaus für eine drehzahlunabhängige freie
Wahl des Einspritzdruckes an den Einspritzventilen. Das höhere Druckniveau
ist der maximale Druck im Druckspeicherraum, der über eine
mittels eines Verbindungsventils zusteuerbare Verbindungsleitung
mit einem ein zweites Druckniveau aufbauenden Druckraum verbunden
ist, von dem seinerseits die Einspritzleitungen abführen. Über das
Aufsteuern der Ventile kann nun der Druck im Druckraum und in den
Einspritzleitungen während
des Einspritzvorganges verändert
bzw. moduliert werden, wobei ein konstanter Einspritzdruck über eine
mit dem Druckraum verbundene Speichereinrichtung erreichbar ist.
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EP 1 197 649 A1 offenbart
ein Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem
und ein Verfahren mit einem Druckerhöhungsmechanismus um einen Druck
in einem Hochdruckabschnitt des Kraftstoffzuführsystems auf ein zum Starten
des Motors geeignetes Niveau zu erhöhen, und eine Hochdruckpumpe um
den Druck in dem Hochdruckabschnitt auf ein Zielniveau zu erhöhen, das
höher liegt
als das Niveau nach dem Start des Motors.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorstehenden Probleme
zu lösen
und ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Druckerhöhungsfunktion
bereitzustellen, in dem die Kraftstoffeinspritzung präzise gesteuert
wird, um Motorbetriebszustände
zu stabilisieren.
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Diese
Aufgabe wird durch ein System zum Einspritzen von komprimiertem
bzw. unter Druck stehendem Kraftstoff gelöst, in dem Hochdruck-Kraftstoff
von einer Druckspeicherkammer durch einen Druckerhöhungsmechanismus
weiter komprimiert bzw. unter Druck gesetzt und durch Injektoren
Verbrennungskammern zugeführt
wird. Das Kraftstoffeinspritzsystem mit Druckerhöhungsfunktion weist auf: eine
Einheit zum Setzen eines Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwertes, die
einen Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert gemäß einem Betriebszustand eines
Motors vorgibt bzw. setzt; eine Zeitdifferenzsetzeinheit, die eine
Zeitdifferenz zwischen einem Zeitpunkt zum Öffnen eines elektromagnetischen
Injektorventils, das eine Kraftstoffeinspritzung durch die Injektoren
freigibt oder blockiert, und einem Zeitpunkt zum Öffnen eines
elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils
zum Ein- und Ausschalten des Druckerhöhungsmechanismus vorgibt bzw.
setzt; eine Einheit zum Berechnen einer Anfangs-Einspritzmenge,
die eine Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis einer zeitabhängigen Änderung
des Kraftstoffdrucks während
des offenen Zustands des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils
und der durch die Zeitdifferenzsetzeinheit bestimmten Zeitdifferenz
berechnet; und eine Einheit zum Setzen einer End-Einspritzzeitdauer,
die eine Öffnungszeitdauer
des elektromagnetischen Injektorventils auf der Basis einer End-Kraftstoffeinspritzmenge,
die durch Subtrahieren der Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge vom
Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert hergeleitet wird, und der zeitabhängigen Änderung
des Drucks des komprimierten Kraftstoffs während des offenen Zustands
des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils
berechnet.
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Die
Einheit zum Berechnen einer Anfangs-Einspritzmenge berechnet die
Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge auf der Basis der zeitabhängigen Änderung
des Kraftstoffdrucks und der durch die Zeitdifferenzsetzeinheit
berechneten Zeitdifferenz. Die Einheit zum Setzen einer End-Einspritzzeitdauer berechnet
die End-Einspritzzeitdauer auf der Basis der durch Subtrahieren
der Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge vom Einspritzmengen-Sollwert
hergeleiteten End-Kraftstoffeinspritzmenge und der zeitabhängigen Änderung
des Kraftstoffdrucks. Daher muß der
Kraftstoffdruck in der Nähe
der Düsenöffnungen der
Injektoren nicht überwacht
werden. Außerdem kann
die Kraftstoffeinspritzung präzise
gesteuert und ein zuverlässiger
und stabiler Motorbetrieb gewährleistet
werden.
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Außerdem berechnet
die Einheit zum Berechnen einer Anfangs-Einspritzmenge die Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge
auf der Basis der zeitabhängigen Änderung
des Kraftstoffdrucks während des Öffnens bzw.
des offenen Zustands des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils,
der Zeitdifferenz und des Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer.
Die Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge wird in Antwort auf eine Erhöhung des Kraftstoffdrucks
in der Druckspeicherkammer erhöht. Die
Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge kann präzise bestimmt werden, so daß die Kraftstoffeinspritzung geeignet
gesteuert und ein zuverlässiger
und stabiler Motorbetrieb gewährleistet
werden kann.
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Außerdem berechnet
die Einheit zum Berechnen einer End-Einspritzzeitdauer die End-Kraftstoffeinspritzzeitdauer
auf der Basis der zeitabhängigen
Druckänderung
des komprimierten Kraftstoffs während
des offenen Zustands des elektromagneti schen Druckerhöhungsmechanismusventils.
Die End-Kraftstoffeinspritzzeitdauer wird in Antwort auf eine Erhöhung des
Kraftstoffdrucks in der Druckspeicherkammer verlängert. Die End-Kraftstoffeinspritzmenge
kann präzise
bestimmt werden, so daß die Kraftstoffeinspritzung
geeignet gesteuert und ein zuverlässiger und stabiler Motorbetrieb
gewährleistet werden
kann.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben;
es zeigen:
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1 ein
schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems
mit einer Druckerhöhungsfunktion;
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2 einen
Graphen zum Darstellen eines zweistufigen und eines einstufigen
Einspritzmodus in einem Kraftstoffeinspritzsystem mit einer Druckerhöhungsfunktion;
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3 ein
Blockdiagramm des Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Druckerhöhungsfunktion;
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4 ein
Ablaufdiagramm zum Darstellen einer Kraftstoffeinspritzsteuerungsroutine
des Kraftstoffeinspritzsystems mit einer Druckerhöhungsfunktion;
und
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5 Kraftstoffeinspritzverhältnisse
eines herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzsystems;
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Ein
Kraftstoffeinspritzsystem 1 mit einer Druckerhöhungsfunktion
ist in einem nicht dargestellten Mehrzylinder-Dieselmotor 2 (nachstehend
als "Motor 2" bezeichnet) installiert.
Das Kraftstoffeinspritzsystem 1 mit einer Druckerhöhungsfunktion
(nachstehend als "Kraftstoffeinspritzsystem 1" bezeichnet) ist auf
einem Motorkörper 3 des
Motors 2 angeordnet und spritzt in einem zweistufigen Einspritzmodus
M1 oder einem einstufigen Einspritzmodus M2 komprimierten Kraftstoff
in Verbrennungskammern 4 im Motorkörper 3 ein. In 1 ist
nur eine Verbrennungskammer 4 dargestellt.
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Das
Kraftstoffeinspritzsystem 1 weist auf: Injektoren 5 zum
Einspritzen von Kraftstoff in jede Verbrennungskammer 4 im
Motorkörper 3;
eine Common-Rail 6 zum Zuführen von Hochdruck-Kraftstoff zu
den Injektoren 5; eine Hochdruck-Kraftstoffquelle 7 zum Zuführen des
Hochdruck-Kraftstoffs zur Common-Rail 6; und eine Motorsteuerung 9 zum
Steuern der elektromagnetischen Injektorventile 8.
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Die
Hochdruck-Kraftstoffquelle 7 weist auf: einen Kraftstofftank 11,
eine Rohrleitung 12, über
die der Hochdruck-Kraftstoff der Common-Rail 6 unter Druck
zugeführt
wird, eine in der Rohrleistung 12 angeordnete Förder- oder
Kraftstoffpumpe 14 zum Komprimieren des Kraftstoffs vom
Kraftstofftank 11 über
einen Filter 13 und zum Zuführen des Kraftstoffs unter
Druck, und eine Niedrigdruckrohrleitung 15 zum Sammeln
des von den Injektoren 5 zurückfließenden Kraftstoffs und zum
Einleiten des Kraftstoffs in den Kraftstofftank 11.
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Die
Common-Rail 6 wird auf dem Motorkörper 3 in einer Richtung
gehalten, in der die Zylinder angeordnet sind, und speichert den
Hochdruck-Kraftstoff von der Förder-
oder Kraftstoffpumpe 14 und kommuniziert mit einem sich
zu den Injektoren 5 hin erstreckenden Haupteinspritzpfad 16.
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Die
Injektoren 5 sind identisch strukturiert. Jeder Injektor 5 weist
eine Düse 17 und
ein elektromagnetisches Injektorventil 8 auf und ist mit
einem Kraftstoffdruckerhöhungsabschnitt 19 verbunden. Die
Düse 17 ist
am Motorkörper 3 befestigt,
um Kraftstoff in die Verbrennungskammer 4 einzuspritzen. Das
elektromagnetische Injektorventil 8 wird in Antwort auf
ein Aktivierungssignal von der Steuerung 9 geöffnet oder
geschlossen, so daß Hochdruck-Kraftstoff über den
Haupteinspritzpfad 16 und die Düse 17 in die Verbrennungskammer 4 eingespritzt
werden kann.
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Der
Kraftstoffdruckerhöhungsabschnitt 19 weist
den Haupteinspritzpfad 16 auf, von dem ein Druckerhöhungsmechanismus 21 abzweigt.
Der Druckerhöhungsmechanismus 21 weist
eine große
und eine kleine Zylinderkammer 22 bzw. 23 auf,
die parallel zum Haupteinspritzpfad 16 ausgerichtet sind. Die
Zylinderkammern 22 und 23 nehmen einen Druckerzeugungskolben 241 auf,
der einen Abschnitt mit großem
und einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser aufweist. Die große Zylinderkammer 22 kommuniziert über ein
Ende davon mit einem strömungsaufwärtigen Zweig
b1 (in der Nähe
der Common-Rail), während
die kleine Zylinderkammer 23 mit einem strömungsabwärtigen Zweig
b2 (in der Nähe
des Injektors) kommuniziert. Die große Zylinderkammer 22 kommuniziert über einen
Teil davon in der Nähe
der kleinen Zylinderkammer 23 mit einem Druckfreigabepfad 30 und
mit einem Druckregelungspfad 27. Der Druckfreigabepfad 30 weist
ein elektromagnetisches Druckerhöhungsmechanismusventil 25 auf,
das den Druckerhöhungsmechanismus 21 betätigt. Der Druckregelungspfad 27 kommuniziert über ein
Drosselventil 28 mit einem Zwischenzweig b3 des Haupteinspritzpfades 16.
Außerdem
ist ein Rückschlag- oder Absperrventil 29 zwischen
dem strömungsabwärtigen Zweig
b1 und dem Zwischenzweig b2 angeordnet, um zu verhindern, daß Kraftstoff
vom Injektor 5 zur Common-Rail 6 strömt.
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Das
elektromagnetische Druckerhöhungsmechanismusventil 25 wird
in Antwort auf ein Aktivierungssignal von der Steuerung 9 geöffnet oder
geschlossen und öffnet
und schließt
den Druckfreigabepfad 30 und die große Zylinderkammer 22.
Dadurch wird an der Vorder- und an der Rückseite des Druckerzeugungskolbens 241 eine
Druckdifferenz erzeugt, so daß der
Kolben (wie in 1 dargestellt) durch den Druck
nach links bewegt und der Kraftstoffdruck am strömungsabwärtsseitigen Zweig b2 erhöht wird.
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Der
Druckfreigabepfad 30 weist einen Auslaß 301 auf, der mit
der Niedrigdruckrohrleitung 15 verbunden ist, die dem Kraftstofftank 11 Niedrigdruckkraftstoff
zuführt.
Eine Rückstellfeder 18 drückt den
Druckerzeugungskolben 241 zum strömungsaufwärtigen Zweig b1.
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Die
Steuerung 9 weist mehrere Ports in ihren Eingangs- und Ausgangsschaltungen
auf, mit denen verschiedene Sensoren verbunden sind, um Betriebsdaten
des Motors zu erfassen. Im einzelnen sind als Sensoren vorgesehen:
ein Beschleunigungspedalsensor 31 zum Erfassen eines Öffnungswinkels θ einer Drosselklappe
des Motors 2, ein Kurbelwinkelsensor 32 zum Erfassen
von Kurbelstellungs- oder Kurbelwinkeldaten Δθ und ein Wassertemperatursensor 33 zum
Erfassen einer Wassertemperatur wt. Die Kurbelwinkeldaten Δθ werden
für eine
elek tronische Motorsteuerung (Motor-ECU) 2 verwendet, um
eine Motordrehzahl Ne zu bestimmen.
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Die
Steuerung 9 funktioniert nicht nur als normale Motorsteuerung
sondern dient auch als Einheit A1 zum Setzen eines Einspritzmengen-Sollwertes, als
Zeitdifferenzsetzeinheit A2, als Einheit A3 zum Berechnen einer
Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge, als
Einheit A4 zum Setzen einer End-Kraftstoffeinspritzzeitdauer und
als Einheit A5 zum Setzen einer Injektorventil-Öffnungszeitdauer für das Kraftstoffeinspritzsystem 1.
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Gemäß 2 aktiviert
das Kraftstoffeinspritzsystem 1 die Kraftstoffeinspritzung,
wenn zu einem Ventilöffnungszeitpunkt
ta ein Signal s1 zum Aktivieren des elektromagnetischen Injektorventils 8 ausgegeben
wird. Der Kraftstoffdruck am strömungsabwärtigen Zweig
b2 des Haupteinspritzpfades 16 wird erhöht, wenn zu einem Ventilöffnungszeitpunkt tb
ein Signal s2 zum Betätigen
des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils 25 ausgegeben
wird. Der Kraftstoffdruck ändert
sich mit der Zeit, wie in 2 durch
Ph dargestellt. Die Steuerung 9 steuert das Kraftstoffeinspritzsystem 1 so,
daß die Kraftstoffeinspritzung
in einem zweistufigen Modus M1 oder in einem einstufigen Modus M2
ausgeführt wird.
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Im
zweistufigen Einspritzmodus M1 wird die Kraftstoffeinspritzung in
zwei Stufen ausgeführt,
d.h., ein Anfangs-Kraftstoffeinspritzvorgang
j1 beginnt zwischen dem Öffnungszeitpunkt
ta des elektromagnetischen Injektorventils 8 und dem Öffnungszeitpunkt
tb des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils 25,
und ein End-Kraftstoffeinspritzvorgang j2 wird zwischen dem Öffnungszeitpunkt
tb des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils 25 und
dem Schließzeitpunkt
tc des elektromagnetischen Injektorventils 8 ausgeführt. Dies
ist dazu geeignet, Stickoxide (NOx) in den Abgasen
und Verbrennungsgeräusche
im Motor zu reduzieren.
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Die
Einheit A1 zum Setzen eines Einspritzmengen-Sollwertes berechnet einen Einspritzmengen-Sollwert
qtarget unter Verwendung eines Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert- Kennfeldes (nicht
dargestellt) gemäß einer
einen Betriebszustand des Motors darstellenden Motordrehzahl Ne
und einem Betätigungsgrad
des Beschleunigungspedals bzw. einem Drosselklappen-Öffnungswinkel θa.
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Gemäß dem Betriebszustand
des Motors 2 setzt die Zeitdifferenzsetzeinheit A2 eine
Zeitdifferenz Δtini (in 2 dargestellt)
zwischen dem Öffnungszeitpunkt
ta des elektromagnetischen Injektorventils 8 zum Bestimmen
einer Kraftstoffeinspritzung oder keiner Kraftstoffeinspritzung
von den Injektoren 5 und dem Ventilöffnungszeitpunkt tb des elektromagnetischen
Druckerhöhungsmechanismusventils 25 zum
Betätigen
oder Freigeben des Druckerhöhungsmechanismus 21.
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Die
Einheit A3 zum Berechnen einer Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge
berechnet unter Verwendung eines Anfangs-Kraftstoffeinspritzmengen-Kennfeldes
m1 eine Anfangs-Kraftstoffeinspritzmenge
qini basierend auf einer zeitabhängigen Änderung
Ph des Kraftstoffdrucks, wenn das elektromagnetische Injektorventil 8 betätigt ist,
und der von der Zeitdifferenzsetzeinheit A2 erhaltenen Zeitdifferenz Δtini.
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Die
Einheit A4 zum Berechnen einer End-Kraftstoffeinspritzzeitdauer
berechnet die End-Kraftstoffeinspritzzeitdauer (Öffnungszeitdauer der Injektorventile 8) Δtmain basierend auf einer End-Einspritzmenge
qmain, die durch Subtrahieren der Anfangs-Einspritzmenge
qini vom Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert
qtarget und der zeitabhängigen Druckänderung
Ph des Kraftstoffs, wenn das elektromagnetische Druckerhöhungsmechanismusventil 25 geöffnet ist,
hergeleitet wird. Diese Berechnung wird unter Verwendung eines in 3 dargestellten End-Einspritzzeitdauer-Kennfeldes
m2 ausgeführt.
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Die
Einheit A5 zum Berechnen einer Injektorventil-Öffnungszeitdauer berechnet
eine Injektorventil-Öffnungszeitdauer Δt durch Addieren
der End-Einspritzzeitdauer Δtmain und der Zeitdifferenz (Anfangs-Einspritzzeitdauer) Δtini. Wenn die Zeitdifferenz Δtini negativ ist, wird sie von der End-Einspritzzeitdauer Δtmain subtrahiert.
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Nachstehend
wird die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzsystems 1 gemäß einer
in 4 dargestellten Kraftstoffeinspritzsteuerungsroutine beschrieben.
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In
Schritt s1 werden aktuelle Daten, z.B. der Common-Rail-Druck Pcr, die
Motordrehzahl Ne, der Drosselklappen-Öffnungswinkel θa, der Kurbelwinkel Δθ und die
Temperatur wt erfaßt
und gespeichert.
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In
Schritt s2 wird der Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert qtarget gemäß der Motordrehzahl
Ne und dem Drosselklappen-Öffnungswinkel θa unter
Verwendung eines nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzmengen-Sollwert-Kennfeldes
berechnet.
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In
Schritt S3 wird die Zeitdifferenz Δtini zwischen
dem Öffnungszeitpunkt
ta des elektromagnetischen Injektorventils 8 und dem Öffnungszeitpunkt
tb des elektromagnetischen Druckerhöhungsmechanismusventils 25 unter
Verwendung eines (nicht dargestellten) Zeitdifferenz-Kennfeldes
berechnet. Die Zeitdifferenz Δtini kann gemäß der Wassertemperatur wt des
Motors unter Verwendung eines Rechenkennfeldes (nicht dargestellt)
reduziert werden.
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Insbesondere
ist im zweistufigen Einspritzmodus M1 die Zeitdifferenz Δtini (= ta – tb) positiv, während die
Zeitdifferenz Δtini im einstufigen Einspritzmodus M2 negativ
ist.
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In
Schritt s4 wird die Anfangs-Einspritzmenge qini gemäß der zeitabhängigen Änderung
des Kraftstoffdrucks aufgrund der Betätigung des elektromagnetischen
Druckerhöhungsmechanismusventils 25,
dem aktuellen Common-Rail-Druck Pcr und der Zeitdifferenz Δtini unter Verwendung des Anfangs-Einspritzmengen-Kennfeldes
berechnet. Im Fall eines zweistufigen Einspritzmodus M1 wird das elektromagnetische
Druckerhö hungsmechanismusventil 25 betätigt, nachdem
das elektromagnetische Injektorventil 8 betätigt worden
ist. Die Anfangs-Einspritzmenge
qini kann auf der Basis der Beziehung zwischen
dem Common-Rail-Druck Pcr und der Zeitdifferenz Δtini hergeleitet
werden, weil die Anfangs-Einspritzmenge qini durch
die zeitabhängige Änderung
des Kraftstoffdrucks nicht beeinflußt wird. Im Fall des einstufigen
Einspritzmodus M2 wird das elektromagnetische Druckerhöhungsmechanismusventil 25 vor
dem elektromagnetischen Injektorventil 8 geöffnet, und
die Zeitdifferenz Δtini wird auf einen negativen Wert gesetzt,
so daß unter
Verwendung des Anfangs-Einspritzmengen-Kennfeldes m1 eine negative
Anfangs-Einspritzmenge (–Δtini) auf der Basis der Beziehung zwischen
der zeitabhängigen Änderung
des Kraftstoffdrucks und der Zeitdifferenz Δtini hergeleitet
wird. In Schritt s6 wird die End-Einspritzmenge qmain durch
Subtrahieren der Anfangs-Einspritzmenge qini vom
aktuellen Einspritzmengen-Sollwert qtarget hergeleitet.
Weil die Anfangs-Einspritzmenge
qini im einstufigen Einspritzmodus M2 negativ ist,
wird sie zum Einspritzmengen-Sollwert qtarget addiert.
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In
Schritt S6 wird die Öffnungszeitdauer Δtmain des elektromagnetischen Injektorventils 8 (d.h. die
End-Einspritzzeitdauer) gemäß der End-Einspritzmenge
qmain und dem aktuellen Common-Rail-Druck
Pcr unter Verwendung des End-Einspritzmengen-Kennfeldes
m2 berechnet.
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In
Schritt s7 wird eine aktuelle Injektorventil-Öffnungszeitdauer Δt durch Addieren
der Zeitdifferenz Δtini und der End-Einspritzzeitdauer Δtmain berechnet. Im Fall des einstufigen Einspritzmodes
M2 wird die Öffnungszeitdauer Δt durch Subtrrahieren von Δtini von Δtmain hergeleitet.
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In
Schritt s8 werden die folgenden Daten in einem Kraftstoffeinspritzungstreiber
(nicht dargestellt) gesetzt: die Öffnungszeitdauer Δt des elektromagnetischen
Injektorventils; ein der Zeitdifferenz Δti ni entsprechender Ventilöffnungszeitpunkt ta; ein Ventilöffnungszeitpunkt
tb und ein Ventilschließzeitpunkt
tc. In diesem Zustand wird die Kraftstoffeinspritzsteuerungsroutine
beendet und in ihren Anfangszustand zurückgekehrt sein.
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In
Antwort auf das Kurbelwinkelsignal Δθ zählt der Kraftstoffeinspritztreiber
den Ventilöffnungszeitpunkt
ta, den Ventilöffnungszeitpunkt
tb und den Ventilschließzeitpunkt
tc. Dann gibt der Kraftstoffeinspritzungstreiber ein Ausgangssignal
aus, so daß die Injektoren 5 betätigt werden,
um Kraftstoff im zweistufigen oder im einstufigen Einspritzmodus
M1 oder M2 einzuspritzen.
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Im
Kraftstoffeinspritzsystem 1 berechnet die Einheit A3 zum
Berechnen einer Anfangs-Einspritzmenge die Anfangs-Einspritzmenge qi ni basierend auf
der zeitabhängigen Änderung
Ph des Kraftstoffdrucks und der von der Zeitdifferenzsetzeinheit
A2 erhaltenen Zeitdifferenz Δtini. Die Einheit A4 zum Setzen einer End-Einspritzzeitdauer
berechnet die End-Einspritzzeitdauer Δtmain (d.h. die Öffnungszeitdauer des elektromagnetischen
Injektorventils) basierend auf der End-Einspritzmenge qmain (die
durch Subtrahieren der Anfangs-Einspritzmenge
qini vom Einspritzmengen-Sollwert qtarget hergeleitet wird) und der zeitabhängigen Änderung
Ph des Kraftstoffdrucks aufgrund der Betätigung des Druckerhöhungsmechanismus 21.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzung präzise gesteuert und ein stabiler
Motorbetrieb erreicht werden, ohne daß die Kosten erhöht werden,
weil keine Kraftstoffdrücke
in der Nähe der
Düsenöffnungen
der Injektoren 5 überwacht
werden.
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Sowohl
im zweistufigen, als auch im einstufigen Einspritzmodus M1 bzw.
M2 wird die Anfangs-Einspritzmenge qini unter
Verwendung des Anfangs-Einspritzmengen-Kennfeldes m1 berechnet. Die
der Zeitdifferenz Δtini entsprechende Anfangs-Einspritzmenge qini ist
im zweistufigen Einspritzmodus M1 positiv, während die der Zeitdifferenz Δtini entsprechende Anfangs-Einspritzmenge
qini im einstufigen Einspritzmodus M2 negativ
ist. Wenn die End-Einspritzperiode Δtmain unter
Verwendung des Kennfeldes m2 berechnet wird, wird die positive Anfangs-Einspritzzeitdauer
tini zur End-Einspritzzeitdauer Δtmai n addiert, während die
negative Anfangs-Einspritzzeit-dauer
tini von der End-Einspritzzeitdauer Δtmain subtrahiert wird. Die Kraftstoffeinspritzung
im zweistufigen oder im einstufigen Modus M1 bzw. M2 kann unter
Verwendung der Kennfelder m1 und m2 zuverlässig und durch die gleiche
Verarbeitung gesteuert werden. Dadurch kann die Steuerungsverarbeitung
geeignet vereinfacht werden.