EP1091120A2 - Method for determining and controlling a pump parameter - Google Patents
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- EP1091120A2 EP1091120A2 EP00121761A EP00121761A EP1091120A2 EP 1091120 A2 EP1091120 A2 EP 1091120A2 EP 00121761 A EP00121761 A EP 00121761A EP 00121761 A EP00121761 A EP 00121761A EP 1091120 A2 EP1091120 A2 EP 1091120A2
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Definitions
- the invention relates to a method for determining or controlling an operating parameter of a pump according to the preamble of claim 1.
- fuel is supplied by one Prefeed pump removed from a tank and a high pressure pump fed.
- the high pressure pump supplies a fuel reservoir, the so-called common rail, with fuel.
- On injectors are connected to the fuel accumulator, which are controlled by a control unit and accordingly inject fuel into an internal combustion engine.
- the Amount of fuel that is in the high pressure accumulator from the High pressure pump is pumped through a volume flow control valve in the suction area of the high pressure pump.
- Superfluous Fuel is drawn from the fuel reservoir via a Pressure control valve returned to the tank. Warmed up when relaxing the fuel, so that the temperature of the Fuel in the fuel tank increases.
- a power loss represents.
- the object of the invention is a method for determining or to provide control of an operating parameter of a pump, which is an improved mode of operation of the pump enables.
- An advantage of the invention is that the location of Extreme pressure during a compression process of the pump in the volume into which the pump pumps medium and that based on the temporal position and / or angular position the extreme pressure determines an operating parameter of the pump and / or the pump is controlled.
- Fig. 1 shows a fuel tank 1, from which a prefeed pump 2 takes fuel and via a volume flow control valve 3 and a feed line 19 to a high pressure pump 4.
- the high pressure pump 4 compresses the supplied fuel and delivers the compressed fuel through a drain 20 on to a fuel accumulator 5.
- injection valves 6 are connected, the Controlled by a control unit 8 via a third control line 16 become. According to the control by the control unit 8 give the injectors 6 fuel from the fuel accumulator 5 in the internal combustion engine 17.
- a pressure control valve 7 connected via an output line communicates with the fuel tank 1.
- the Pressure control valve 7 is connected to a second control line 12 with the control unit 8 in connection.
- a pressure sensor 14 arranged on the fuel accumulator 5, which has a second data line 13 with the control unit 8 in connection stands.
- Sensors 15 are assigned to internal combustion engine 17, which are connected to the control unit 8 via a fourth data line 18 are.
- the control unit 8 is also above a first one Data line 10 with a data memory 9 in connection. Furthermore, the control device 8 is via a first control line 11 connected to the volume flow control valve 3.
- the pre-feed pump 2 and the high pressure pump 4 become mechanical driven by the internal combustion engine 17.
- the speed the pre-feed pump 2 and the speed of the high pressure pump 4 are proportional to the speed of the internal combustion engine 17.
- Die High-pressure pump 4 is, for example, a radial piston pump with three pistons 22, as shown in Fig. 2.
- Fig. 2 shows schematically the piston arrangement of a radial piston pump with three pistons.
- Each piston 22 is over a first one Check valve 23 in the inlet and via a second check valve 25 in the process with the feed line 19 or with the Derivation 20 connected.
- the piston 22 of the radial piston pump are star-shaped around a rotary shaft 21 of the high pressure pump 4 arranged, which is driven by the internal combustion engine 17 becomes.
- the rotary shaft 21 is surrounded by an eccentric ring 26, which the eccentric rotational movement of the rotary shaft 21 in implements a radial stroke movement of the pistons 22.
- the piston 22 is the 360 ° during an entire revolution Rotary shaft 21 from its bottom dead center to top dead center moved and then from top dead center back to bottom dead center moves.
- the piston 22 is from the upper Dead center moved to bottom dead center and over a first one Check valve 23 fuel from the feed line 19 in the Cylinder chamber 24 sucked.
- the piston 22 is positively guided so that regardless of the amount of fuel that over the first check valve 23 is sucked in, always from the lower Dead center to top dead center and then to bottom Dead center moves during one revolution of the rotary shaft 21.
- the first check valve 23 is biased by a spring 27.
- the spring 27 ensures that a vacuum is always in the cylinder chamber 24 and not in the feed line 19. Vacuum can arise, for example, when the volume flow control valve 3 less fuel supplied to the piston 22 is considered due to the size of the cylinder chamber 24 a suction process between the top dead center and the bottom Dead center could be sucked in by the piston 22.
- the piston 22 is from the lower Dead center shifted to top dead center.
- the degree of filling of the cylinder chamber 24 defines that of the piston 22 Amount of fuel delivered during a compression process firmly.
- the piston 22 pushes during a compression process each the amount of fuel in the discharge line 20 that during of the suction process was sucked into the cylinder chamber 24.
- High pressure pump 4 is in by pushing out fuel the fuel accumulator 5 a pressure wave in the fuel accumulator 5 generated.
- the pressure waves generated by the three pistons 22 are due to the phase shift of the movements of the three pistons 22 with the same delivery of the three pistons by 120 ° each transferred.
- 3A and Fig. 3B show the delivery volume flow V of the piston 22 as a function of of the angle of rotation ⁇ of the rotary shaft 21 for different Filling levels.
- the piston 22 moves from the bottom Dead center UT to top dead center OT.
- 3A and FIG. 3B shows the front of the control unit 8 measured via the pressure sensor 14 Pressure signal p shown for the piston 22. Basically applies that if more fuel from the fuel storage 5 flows as from the high pressure pump 4 in the Fuel storage is promoted, the pressure in the fuel storage drops because the mass balance is negative.
- the pressure in the fuel accumulator 5 increases a positive mass balance, i.e. if more fuel in the fuel storage is promoted as it flows out, on.
- V of the piston 22 is shown in dashed lines, in which the middle Inflow into the fuel accumulator 5 whose mean outflow corresponds.
- N the areas of a negative mass balance and thus a pressure drop in the fuel accumulator or with P the Areas of a positive pressure balance and thus a pressure increase marked in the fuel storage 5.
- the delivery flow of the piston 22 is at a fill level F of the cylinder chamber 24 is represented by 100%, i.e. that the volume flow control valve 3 opened so far by the control unit 8 will that during the suction process of the piston 22 Cylinder chamber 24 is completely filled with fuel.
- the delivery volume flow V of the piston increases 22 first from bottom dead center UT, then to to drop towards top dead center again. Because of this The course of the volume flow is the mass balance in Fuel store 5 first negative, then positive and for Again negative.
- the measurement diagram shown in FIG. 3B corresponds to one Filling degree F of the cylinder chamber 24 of 25%.
- the points of a balanced mass balance are at Transition from the negative mass balance N to the positive mass balance P and from the positive mass balance P back to negative mass balance N over the pumping movement of the piston 22 from bottom dead center UT to top dead center OT towards shifted to the top dead center.
- Fig. 3A 3B shows fluctuations in the mass balance and thus remain in the pressure of the fuel accumulator 5.
- the position of the multi-piston pumps also shifts Extreme pressure with different filling levels of the cylinder chambers. 4 is the shift of the pressure maximum for simulates a three-piston pump, as shown in Fig. 3 is.
- the graphic clearly shows that the situation of the pressure maximum with decreasing delivery rate and thus decreasing Degree of filling of the cylinder chambers towards larger pump angles and thus moves towards top dead center OT.
- FIG. 5 shows a method for operating a pump according to Figures 1 and 2 described.
- Starts at program point 40 the engine 17 by a starter and rotates the pre-feed pump 2 and the high pressure pump 4 with predetermined Initial speeds.
- the control unit 8 opens it Volume flow control valve 3 to a cross section, for the Starting process is stored in the data memory 9.
- the opening cross section of the volume flow control valve 3 selected as large as possible when starting the internal combustion engine 17, so that the high pressure pump 4 as quickly as possible the operation of the internal combustion engine 17 required fuel pressure builds up in the fuel accumulator 5.
- the control unit 8 determines at program point 41 the angular position of the pressure tip in relation to the rotational position the rotary shaft 21.
- the bottom and top dead center UT, TDC of the piston 22 are predetermined angular values of the rotating shaft 21 assigned.
- control unit 8 determines the angle difference to the top dead center of the piston 22, from which the pressure peak was generated.
- the angular position of the pressure tip can So also directly from the evaluation of an amplitude and one Phase response of the pressure curve can be obtained.
- the control unit 8 calculates from the angular position the pressure peak the fuel volume delivered by the piston 22.
- a table is stored in the data memory 9, in which 4 values for the pistons 22 of the high pressure pump the fuel volume delivered depending on the angular position the pressure peak are stored.
- the delivery volume of Pump 4 per revolution of the rotary shaft 21 depending on the angular positions of the pressure peaks generated in the pressure accumulator 5 measured during one revolution of the rotary shaft 21 and as a function of the angular positions of the pressure peak in the data memory 9 filed.
- the pressure peaks of the three Piston 22 of the pump 4 evaluated during one revolution the rotary shaft 21 are generated.
- a Type of calculation averaged the angular positions of the pressure peaks, generated during one revolution of the rotary shaft 21 become.
- a mean Delivery rate read from the table from the data memory 9, which multiplied by the number of three pistons and thus the delivery rate of the high pressure pump 4 per revolution the rotating shaft 21 is calculated.
- 22 is used for each piston measured the angular position of the pressure wave and based on the three angular positions each calculated the delivery of the pistons, the fuel during one revolution of the rotary shaft 21 promote. The sum of the three production quantities becomes the Flow rate of the high pressure pump 4 calculated for one revolution.
- control unit 8 Quantity of fuel delivered via the fuel injection valves 6 determined.
- that of the high pressure pump 4 fuel quantity delivered over a certain period of time determined and the over the same period of the amount of fuel delivered to the injection valves 6 is determined. This is done from the fuel pressure that occurs during the injection processes prevailed in the fuel store 5 and the opening times of the injection valves 6, the injection valves 6 amount of fuel delivered during the specified period calculated.
- the control unit compares the data from the Period from the high pressure pump 4 to the fuel accumulator 5 amount of fuel delivered with the via the injection valves 6 amount of fuel delivered over the same period and checks whether the pressure in the fuel accumulator 5 changes accordingly the difference has increased or decreased. Is that true Change in fuel pressure in the fuel accumulator 5 not with the high pressure pump 4 and the Injectors 6 discharged fuel amount match, so a defect such as increased leakage in the injection system recognized.
- the control unit 7 shows a method for controlling the volume flow control valve 3 depending on the angular position of the pressure peaks, generated by the pistons 22 in the fuel accumulator 5 become.
- the control unit determines at program point 60 8 the angular position of the pressure extremes of the piston 22. From the The control unit 8 calculates the table in the data memory 9 correspondingly from the high pressure pump 4 into the fuel accumulator 5 amount of fuel delivered. The amount of fuel delivered compares control unit 8 at program point 61 a target delivery rate specified by a control program.
- An embodiment of the method according to FIG. 7 is based on that the volume flow control valve based on one of one Control program predetermined target angle position for the pressure peak is controlled.
- the control program depends on this a desired angular position of operating parameters of the internal combustion engine for the pressure peak.
- the control unit 8 measures via the pressure sensor 14 the position of the pressure peak and compares the measured position with the target position of the Pressure peak.
- the measured angular position of the pressure peak is in comparison to the target angular position too close to the top dead center of the promoting piston, then the opening cross section of the Volume flow control valve 3 enlarged by a predetermined value.
- the predetermined value is preferably proportional to the difference angle between the target angular position and the measured angular position of the pressure peak.
- the measured angular position of the pressure peak is in comparison to the target angular position too far from top dead center, then the opening cross section of the volume flow control valve reduced by a predetermined value.
- the specified value is proportional to the difference angle between the target angular position and the measured Angle position of the pressure tip.
- a preferred embodiment of the method according to FIG. 7 is based on the fact that the control unit 8 determines the angular position of the Pressure peaks of at least two pistons delivering one after the other 22 determined and the angular position of the pressure peaks used to the volume flow control valve 3 in the way control that the angular positions of the successive conveying Pistons 22 are identical, so that equal funding by the piston 22 is reached. It will be the same size Flow through the piston 22 of the high pressure pump 4 thereby achieved that the volume flow control valve 3 controlled in this way is that the angular positions of the pressure peaks of the different pistons 22 are the same. This procedure allows a simple process for controlling equal opportunities several pistons 22 of a high pressure pump 4.
- the method described can be applied to any type of pump and not limited to the system described.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln oder Steuern eines Betriebsparameters einer Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for determining or controlling an operating parameter of a pump according to the preamble of claim 1.
Bei Common-Rail-Einspritzanlagen wird Kraftstoff von einer Vorförderpumpe aus einem Tank entnommen und einer Hochdruckpumpe zugeführt. Die Hochdruckpumpe versorgt einen Kraftstoffspeicher, das sogenannte Common-Rail, mit Kraftstoff. An den Kraftstoffspeicher sind Einspritzventile angeschlossen, die von einem Steuergerät gesteuert werden und entsprechend der Steuerung Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine einspritzen. Bei einer volumenstromgeregelten Hochdruckpumpe wird die Menge des Kraftstoffs, die in den Hochdruckspeicher von der Hochdruckpumpe gepumpt wird, durch ein Volumenstromregelventil im Ansaugbereich der Hochdruckpumpe festgelegt. Überflüssiger Kraftstoff wird aus dem Kraftstoffspeicher über ein Druckregelventil zum Tank zurückgeführt. Beim Entspannen erwärmt sich der Kraftstoff, so daß auch die Temperatur des Kraftstoffs im Kraftstofftank zunimmt. Zudem wird für die Verdichtung des Kraftstoffs durch die Hochdruckpumpe relativ viel Energie benötigt, so daß überflüssiger Kraftstoff, der über das Druckregelventil abgeführt wird, eine Verlustleistung darstellt.In common rail injection systems, fuel is supplied by one Prefeed pump removed from a tank and a high pressure pump fed. The high pressure pump supplies a fuel reservoir, the so-called common rail, with fuel. On injectors are connected to the fuel accumulator, which are controlled by a control unit and accordingly inject fuel into an internal combustion engine. With a volume flow controlled high pressure pump, the Amount of fuel that is in the high pressure accumulator from the High pressure pump is pumped through a volume flow control valve in the suction area of the high pressure pump. Superfluous Fuel is drawn from the fuel reservoir via a Pressure control valve returned to the tank. Warmed up when relaxing the fuel, so that the temperature of the Fuel in the fuel tank increases. In addition, for the Compression of the fuel by the high pressure pump relatively requires a lot of energy so that superfluous fuel that is dissipated via the pressure control valve, a power loss represents.
Für eine geringe Verlustleistung und eine geringe Erwärmung des Kraftstoffs im Kraftstofftank ist eine genaue Steuerung und dazu eine genaue Ermittlung der Betriebsparameter der Hochdruckpumpe notwendig.For low power loss and low heating the fuel in the fuel tank is a precise control and an exact determination of the operating parameters of the High pressure pump necessary.
Die Aufgabe der Erfindung beruht darin, ein Verfahren zum Ermitteln oder Steuern eines Betriebsparameters einer Pumpe bereitzustellen, das eine verbesserte Betriebsweise der Pumpe ermöglicht.The object of the invention is a method for determining or to provide control of an operating parameter of a pump, which is an improved mode of operation of the pump enables.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is achieved by the features of the claim 1 solved.
Ein Vorteil der Erfindung beruht darin, daß die Lage von Druckextrema während eines Verdichtungsvorgangs der Pumpe in dem Volumen ermittelt wird, in das die Pumpe Medium pumpt und daß anhand der zeitlichen Position und/oder Winkelposition der Druckextrema ein Betriebsparameter der Pumpe ermittelt und/oder die Pumpe gesteuert wird.An advantage of the invention is that the location of Extreme pressure during a compression process of the pump in the volume into which the pump pumps medium and that based on the temporal position and / or angular position the extreme pressure determines an operating parameter of the pump and / or the pump is controlled.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims specified.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert;
es zeigt
Fig. 1 zeigt einen Kraftstofftank 1, aus dem eine Vorförderpumpe
2 Kraftstoff entnimmt und über ein Volumenstromregelventil
3 und einer Zuleitung 19 einer Hochdruckpumpe 4 zuführt.
Die Hochdruckpumpe 4 verdichtet den zugeführten Kraftstoff
und gibt den verdichteten Kraftstoff über eine Ableitung
20 an einen Kraftstoffspeicher 5 weiter. An den Kraftstoffspeicher
5 sind Einspritzventile 6 angeschlossen, die
über eine dritte Steuerleitung 16 von einem Steuergerät 8 gesteuert
werden. Entsprechend der Steuerung durch das Steuergerät
8 geben die Einspritzventile 6 Kraftstoff vom Kraftstoffspeicher
5 in die Brennkraftmaschine 17 ab.Fig. 1 shows a fuel tank 1, from which a prefeed pump
2 takes fuel and via a volume flow control valve
3 and a
An den Kraftstoffspeicher 5 bzw. an die Hochdruckpumpe 4 ist
ein Druckregelventil 7 angeschlossen, das über eine Ausgangsleitung
mit dem Kraftstofftank 1 in Verbindung steht. Das
Druckregelventil 7 steht über eine zweite Steuerleitung 12
mit dem Steuergerät 8 in Verbindung. Weiterhin ist ein Drucksensor
14 am Kraftstoffspeicher 5 angeordnet, der über eine
zweite Datenleitung 13 mit dem Steuergerät 8 in Verbindung
steht. Der Brennkraftmaschine 17 sind Sensoren 15 zugeordnet,
die über eine vierte Datenleitung 18 an das Steuergerät 8 angeschlossen
sind. Das Steuergerät 8 steht zudem über eine erste
Datenleitung 10 mit einem Datenspeicher 9 in Verbindung.
Weiterhin ist das Steuergerät 8 über eine erste Steuerleitung
11 an das Volumenstromregelventil 3 angeschlossen.To the
Die Vorförderpumpe 2 und die Hochdruckpumpe 4 werden mechanisch
von der Brennkraftmaschine 17 angetrieben. Die Drehzahl
der Vorförderpumpe 2 und die Drehzahl der Hochdruckpumpe 4
sind proportional zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 17. Die
Hochdruckpumpe 4 ist beispielsweise eine Radialkolbenpumpe
mit drei Kolben 22, wie in Fig. 2 dargestellt. The pre-feed pump 2 and the high pressure pump 4 become mechanical
driven by the
Fig. 2 zeigt schematisch die Kolbenanordnung einer Radialkolbenpumpe
mit drei Kolben. Jeder Kolben 22 ist über ein erstes
Rückschlagventil 23 im Zulauf und über ein zweites Rückschlagventil
25 im Ablauf mit der Zuleitung 19 bzw. mit der
Ableitung 20 verbunden. Die Kolben 22 der Radialkolbenpumpe
sind sternförmig um eine Drehwelle 21 der Hochdruckpumpe 4
angeordnet, die von der Brennkraftmaschine 17 angetrieben
wird. Die Drehwelle 21 ist von einem Exzenterring 26 umgeben,
der die exzentrische Rotationsbewegung der Drehwelle 21 in
eine radiale Hubbewegung der Kolben 22 umsetzt.Fig. 2 shows schematically the piston arrangement of a radial piston pump
with three pistons. Each
Der Kolben 22 wird während einer ganzen Umdrehung um 360° der
Drehwelle 21 von seinem unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt
bewegt und anschließend vom oberen Totpunkt wieder zurück zum
unteren Totpunkt bewegt.The
Während eines Ansaugvorgangs wird der Kolben 22 vom oberen
Totpunkt zum unteren Totpunkt bewegt und über ein erstes
Rückschlagventil 23 Kraftstoff aus der Zuleitung 19 in die
Zylinderkammer 24 gesaugt. Der Kolben 22 ist zwangsgeführt,
so daß er unabhängig von der Kraftstoffmenge, die über das
erste Rückschlagventil 23 angesaugt wird, sich immer vom unteren
Totpunkt zum oberen Totpunkt und anschließend zum unteren
Totpunkt während einer Umdrehung der Drehwelle 21 bewegt.
Das erste Rückschlagventil 23 ist durch eine Feder 27 vorgespannt.
Die Feder 27 sorgt dafür, daß ein Unterdruck immer in
der Zylinderkammer 24 und nicht in der Zuleitung 19 entsteht.
Unterdruck kann beispielsweise dann entstehen, wenn vom Volumenstromregelventil
3 weniger Kraftstoff dem Kolben 22 zugeführt
wird, als aufgrund der Größe der Zylinderkammer 24 bei
einem Ansaugvorgang zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren
Totpunkt vom Kolben 22 angesaugt werden könnte. During a suction process, the
Der Füllgrad der Zylinderkammer 24 nach einem Ansaugvorgang,
bei dem sich der Kolben 22 am unteren Totpunkt befindet, wird
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Öffnungsquerschnitt
des Volumenstromregelventils 3 eingestellt.The degree of filling of the
Bei einem Verdichtungsvorgang wird der Kolben 22 vom unteren
Totpunkt zum oberen Totpunkt verschoben. Dabei wird der
Kraftstoff, der sich in einer Zylinderkammer 24 befindet, vom
Kolben 22 über das zweite Rückschlagventil 25 zur Ableitung
20 und in den Kraftstoffspeicher 5 gepumpt.During a compression process, the
Der Füllgrad der Zylinderkammer 24 legt die vom Kolben 22
während eines Verdichtungsvorganges geförderte Kraftstoffmenge
fest. Der Kolben 22 schiebt bei einem Verdichtungsvorgang
jeweils die Menge Kraftstoff in die Ableitung 20, die während
des Ansaugvorgangs in die Zylinderkammer 24 eingesaugt wurde.
Bei jedem Verdichtungsvorgang eines der drei Kolben 22 der
Hochdruckpumpe 4 wird durch das Ausschieben von Kraftstoff in
den Kraftstoffspeicher 5 eine Druckwelle im Kraftstoffspeicher
5 erzeugt.The degree of filling of the
Die von den drei Kolben 22 erzeugten Druckwellen sind aufgrund
der Phasenverschiebung der Bewegungen der drei Kolben
22 bei gleicher Fördermenge der drei Kolben um jeweils 120°
versetzt.The pressure waves generated by the three
Der Zeitpunkt und damit die Winkelposition, zu der die Druckwelle
eines Kolbens 22 im Kraftstoffspeicher 5 erzeugt wird,
hängt vom Füllgrad der Zylinderkammer 24 ab. Fig. 3A und Fig.
3B zeigen den Fördervolumenstrom V des Kolbens 22 in Abhängigkeit
vom Drehwinkel α der Drehwelle 21 für unterschiedliche
Füllgrade. Der Kolben 22 bewegt sich dabei vom unteren
Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT. Weiterhin ist in Fig. 3A
und Fig. 3B das vorn Steuergerät 8 über den Drucksensor 14 gemessene
Drucksignal p für den Kolben 22 dargestellt. Grundsätzlich
gilt, daß dann, wenn mehr Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher
5 abfließt als von der Hochdruckpumpe 4 in den
Kraftstoffspeicher gefördert wird, der Druck im Kraftstoffspeicher
abfällt, da die Massenbilanz negativ ist. Im
Gegensatz dazu steigt der Druck im Kraftstoffspeicher 5 bei
einer positiven Massenbilanz, d.h. wenn mehr Kraftstoff in
den Kraftstoffspeicher gefördert wird als daraus abfließt,
an. In Fig. 3A und Fig. 3B ist jeweils der Fördervolumenstrom
V des Kolbens 22 strichliert eingezeichnet, bei dem der mittlere
Zufluß in den Kraftstoffspeicher 5 dessen mittleren Abfluß
entspricht. Im Vergleich zum wirklichen Förderstrom sind
dann mit N die Bereiche einer negativen Massenbilanz und damit
eines Druckabfalls im Kraftstoffspeicher bzw. mit P die
Bereiche einer positiven Druckbilanz und damit eines Druckanstiegs
im Kraftstoffspeicher 5 gekennzeichnet.The time and thus the angular position at which the pressure wave
a
In Fig. 3A ist der Förderstrom des Kolbens 22 bei einem Füllgrad
F der Zylinderkammer 24 von 100% dargestellt, d.h., daß
das Volumenstromregelventil 3 vom Steuergerät 8 soweit geöffnet
wird, daß während des Ansaugvorgangs des Kolbens 22 die
Zylinderkammer 24 vollständig mit Kraftstoff gefüllt wird.
Wie Fig. 3A zeigt, steigt der Fördervolumenstrom V des Kolbens
22 vom unteren Totpunkt UT aus zuerst an, um dann bis
zum oberen Totpunkt OT hin wieder abzufallen. Aufgrund dieses
Verlaufs des Fördervolumenstroms ist die Massenbilanz im
Kraftstoffspeicher 5 zuerst negativ, dann positiv und zum
Schluß wieder negativ. Diese Schwankungen der Massenbilanz
führen über die Pumpenbewegung des Kolbens 22 vom unteren
Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT zu einem etwa sinusförmigen
Verlauf des Drucksignals p im Kraftstoffspeicher 5, mit
einem Druckminimum und einem Druckmaximum jeweils am Übergang
von der negativen zur positiven bzw. von der positiven zur
negativen Massenbilanz.In Fig. 3A, the delivery flow of the
Das in Fig. 3B dargestellte Meßdiagramm entspricht einem
Füllgrad F der Zylinderkammer 24 von 25%. Dies bedeutet, daß
das Volumenstromregelventil 3 vom Steuergerät 8 soweit geöffnet
wird, daß während des Ansaugvorgangs des Kolbens 22 die
Zylinderkammer 24 nur zu 25% mit Kraftstoff gefüllt wurde.
Wie der Verlauf des Fördervolumenstroms V des Kolbens 22
zeigt, sind die Punkte einer ausgeglichenen Massenbilanz beim
Übergang von der negativen Massenbilanz N zur positiven Massenbilanz
P und von der positiven Massenbilanz P wieder zur
negativen Massenbilanz N über die Pumpbewegung des Kolbens 22
vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT in Richtung
auf den oberen Totpunkt hin verschoben. Hierdurch ergibt sich
dann, wie der Verlauf des Drucksignals p im Kraftstoffspeicher
5 zeigt, auch eine Verschiebung der Druckextrema in
Richtung auf den oberen Totpunkt OT. Aus der Verschiebung der
Druckextrema läßt sich somit auf den Füllgrad der Zylinderkammer
24 in der Hochdruckpumpe 4 schließen.The measurement diagram shown in FIG. 3B corresponds to one
Filling degree F of the
Bei Mehrkolbenpumpen kommt es zu einer Überlagerung der Förderströme
der einzelnen Kolben, wobei jedoch die in Fig. 3A
und Fig. 3B gezeigten Schwankungen in der Massenbilanz und
damit im Druck des Kraftstoffspeichers 5 erhalten bleiben.
Auch bei Mehrkolbenpumpen verschiebt sich die Position der
Druckextrema bei unterschiedlichem Füllgrad der Zylinderkammern.
In Fig. 4 ist die Verschiebung des Druckmaximums für
eine Dreikolbenpumpe simuliert, wie sie in Fig. 3 dargestellt
ist. Der Graphik ist deutlich zu entnehmen, daß sich die Lage
des Druckmaximums bei abnehmendem Fördergrad und damit abnehmendem
Füllgrad der Zylinderkammern hin zu größeren Pumpenwinkeln
und damit in Richtung auf den oberen Totpunkt OT verschiebt.In the case of multi-piston pumps, the flow rates are superimposed
of the individual pistons, however, the in Fig. 3A
3B shows fluctuations in the mass balance and
thus remain in the pressure of the
Entsprechend verschiebt sich die Lage des Druckminimums in Richtung auf den oberen Totpunkt OT.The position of the pressure minimum shifts accordingly Direction to top dead center OT.
In Fig 5 wird ein Verfahren zum Betreiben einer Pumpe nach
den Figuren 1 und 2 beschrieben. Bei Programmpunkt 40 startet
die Brennkraftmaschine 17 durch einen Anlasser und dreht dabei
die Vorförderpumpe 2 und die Hochdruckpumpe 4 mit vorgegebenen
Anfangsdrehzahlen. Zudem öffnet das Steuergerät 8 das
Volumenstromregelventil 3 auf einen Querschnitt, der für den
Startvorgang im Datenspeicher 9 abgelegt ist. Im allgemeinen
wird der Öffnungsquerschnitt des Volumenstromregelventils 3
beim Starten der Brennkraftmaschine 17 möglichst groß gewählt,
damit die Hochdruckpumpe 4 möglichst schnell einen für
den Betrieb der Brennkraftmaschine 17 erforderlichen Kraftstoffdruck
im Kraftstoffspeicher 5 aufbaut. Nach dem Startvorgang
werden die Vorförderpumpe 2 und die Hochdruckpumpe 4
von der Brennkraftmaschine 17 angetrieben.5 shows a method for operating a pump according to
Figures 1 and 2 described. Starts at
Anschließend bestimmt bei Programmpunkt 41 das Steuergerät 8
die Winkelposition der Druckspitze in Bezug auf die Drehposition
der Drehwelle 21. Der untere und der obere Totpunkt UT,
OT des Kolbens 22 sind vorgegebenen Winkelwerten der Drehwelle
21 zugeordnet. Aus der Winkelposition der Druckspitze bei
Programmpunkt 42 ermittelt das Steuergerät 8 die Winkeldifferenz
zum oberen Totpunkt des Kolbens 22, von dem die Druckspitze
erzeugt wurde. Die Winkelposition der Druckspitze kann
also auch direkt aus der Auswertung einer Amplituden- und eines
Phasenganges des Druckverlaufs gewonnen werden. Bei Programmpunkt
43 berechnet das Steuergerät 8 aus der Winkelposition
der Druckspitze das von dem Kolben 22 geförderte Kraftstoffvolumen.
Dazu ist im Datenspeicher 9 eine Tabelle abgelegt,
in der für die Kolben 22 der Hochdruckpumpe 4 Werte für
das geförderte Kraftstoffvolumen in Abhängigkeit von der Winkelposition
der Druckspitze abgelegt sind.The
Diese Daten werden in entsprechenden Versuchsreihen experimentell
ermittelt. Durch entsprechende Versuche wird eine Abhängigkeit
zwischen der Winkelposition, bei der die Druckspitze
im Kraftstoffspeicher 5 auftritt, und dem Füllgrad der
Zylinderkammer 24 experimentell ermittelt und im Datenspeicher
9 abgelegt. Zudem wird das Fördervolumen eines Kolbens
22 in Abhängigkeit von der Winkelposition der im Druckspeicher
5 erzeugten Druckspitze experimentell gemessen und als
Funktion der Winkelposition der Druckspitze, d. h. des Druckmaximums
bzw. des Druckminimums im Datenspeicher 9 abgelegt.These data become experimental in corresponding test series
determined. Appropriate attempts become a dependency
between the angular position at which the pressure peak
occurs in the
In einer weiteren Ausführungsform wird das Fördervolumen der
Pumpe 4 pro Umdrehung der Drehwelle 21 in Abhängigkeit von
den Winkelpositionen der im Druckspeicher 5 erzeugten Druckspitzen
während einer Umdrehung der Drehwelle 21 gemessen und
als Funktion der Winkelpositionen der Druckspitze im Datenspeicher
9 abgelegt. Dazu werden die Druckspitzen der drei
Kolben 22 der Pumpe 4 ausgewertet, die während einer Umdrehung
der Drehwelle 21 erzeugt werden. Dazu werden nach einer
Berechnungsart die Winkelpositionen der Druckspitzen gemittelt,
die während einer Umdrehung der Drehwelle 21 erzeugt
werden. Anhand der gemittelten Winkelposition wird eine mittlere
Fördermenge aus der Tabelle aus dem Datenspeicher 9 ausgelesen,
die mit der Anzahl drei der Kolben multipliziert
wird und somit die Fördermenge der Hochdruckpumpe 4 pro Umdrehung
der Drehwelle 21 berechnet wird. In a further embodiment, the delivery volume of
Pump 4 per revolution of the
In einer weiteren Berechnungsmethode wird für jeden Kolben 22
die Winkelposition der Druckwelle gemessen und anhand der
drei Winkelpositionen jeweils die Fördermenge der Kolben berechnet,
die während einer Umdrehung der Drehwelle 21 Kraftstoff
fördern. Aus der Summe der drei Fördermengen wird die
Fördermenge der Hochdruckpumpe 4 für eine Umdrehung berechnet.In a further calculation method, 22 is used for each piston
measured the angular position of the pressure wave and based on the
three angular positions each calculated the delivery of the pistons,
the fuel during one revolution of the
Bei der Ermittlung der Tabelle für die Festlegung des Fördervolumens
in Abhängigkeit von der Winkelposition der Druckspitze
wird vom Steuergerät 8 das Volumenstromregelventil 3
nach vorbestimmten Werten in der Weise geöffnet, daß festgelegte
Fördervolumen erzeugt werden. In Abhängigkeit von dem
Fördervolumen werden die Winkeldifferenzen, die die Druckspitzen
zum oberen Totpunkt OT aufweisen, vom Steuergerät 8
gemessen. Entsprechend den Versuchen wird eine Tabelle im Datenspeicher
9 abgelegt, die das vom Kolben 22 geförderte
Kraftstoffvolumen in Abhängigkeit von der Winkeldifferenz der
Druckspitze zum oberen Totpunkt OT festlegt.When determining the table for determining the funding volume
depending on the angular position of the pressure tip
the flow control valve 3
opened according to predetermined values in such a way that specified
Funding volume are generated. Depending on that
Delivery volumes are the angular differences that the pressure peaks
to the top dead center OT, from the
Der von dem Steuergerät ermittelte Wert für das durch den
Kolben 22 bzw. die Pumpe 4 geförderte Kraftstoffvolumen wird
im Datenspeicher 9 abgelegt. Anschließend wird nach Programmpunkt
41 zurückverzweigt.The value determined by the control unit for the
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens nach Figur 5 beruht
darin, daß die von der Hochdruckpumpe 4 geförderte
Kraftstoffmenge K mit Hilfe einer analytisch oder empirisch
bestimmten Formel in Echtzeit berechnet wird:
In Fig. 6 ist ein Verfahren zum Erkennen eines Defektes in
der Einspritzanlage dargestellt. Bei Programmpunkt 50 liest
das Steuergerät 8 die Winkelposition der Druckextrema aus dem
Datenspeicher 9 aus, die zuvor entsprechend dem Verfahren
nach Fig. 5 ermittelt wurden. Aus der Winkelposition wird
dann in Programmpunkt 51 entsprechend der im Datenspeicher 9
abgelegten Tabelle die von der Pumpe 4 geförderte Kraftstoffmenge
bestimmt.6 shows a method for detecting a defect in
the injection system shown. Reads at
Anschließend wird bei Programmpunkt 52 vom Steuergerät 8 die
über die Kraftstoffeinspritzventile 6 abgegebene Kraftstoffmenge
ermittelt. Bei Programmpunkt 52 wird die von der Hochdruckpumpe
4 über einen bestimmten Zeitraum geförderte Kraftstoffmenge
ermittelt und die über den gleichen Zeitraum von
den Einspritzventilen 6 abgegebene Kraftstoffmenge ermittelt.
Dazu wird aus dem Kraftstoffdruck, der während der Einspritzvorgänge
im Kraftstoffspeicher 5 herrschte und den Öffnungszeiten
der Einspritzventile 6, die von Einspritzventilen 6
während des festgelegten Zeitraums abgegebene Kraftstoffmenge
berechnet.Then, at
Bei Programmpunkt 53 vergleicht das Steuergerät die über den
Zeitraum von der Hochdruckpumpe 4 zum Kraftstoffspeicher 5
geförderte Kraftstoffmenge mit der über die Einspritzventile
6 über den gleichen Zeitraum abgegebene Kraftstoffmenge und
überprüft, ob sich der Druck im Kraftstoffspeicher 5 entsprechend
der Differenz erhöht oder erniedrigt hat. Stimmt die
Veränderung des Kraftstoffdruckes im Kraftstoffspeicher 5
nicht mit der über die Hochdruckpumpe 4 geführte und über die
Einspritzventile 6 abgeführte Kraftstoffmenge überein, so
wird ein Defekt wie z.B. erhöhte Leckage in der Einspritzanlage
erkannt.At
Fig. 7 zeigt ein Verfahren zum Steuern des Volumenstromregelventils
3 in Abhängigkeit von der Winkelposition der Druckspitzen,
die durch die Kolben 22 im Kraftstoffspeicher 5 erzeugt
werden. Bei Programmpunkt 60 ermittelt das Steuergerät
8 die Winkelposition der Druckextrema des Kolbens 22. Aus der
Tabelle im Datenspeicher 9 berechnet das Steuergerät 8 die
entsprechend von der Hochdruckpumpe 4 in den Kraftstoffspeicher
5 geförderte Kraftstoffmenge. Die geförderte Kraftstoffmenge
vergleicht das Steuergerät 8 bei Programmpunkt 61 mit
einer von einem Steuerprogramm vorgegebenen Sollfördermenge.7 shows a method for controlling the volume flow control valve
3 depending on the angular position of the pressure peaks,
generated by the
Weicht die geförderte Menge von der Sollfördermenge ab, so
ändert das Steuergerät 8 bei Programmpunkt 62 entsprechend
den Öffnungsquerschnitt des Volumenstromregelventils 3, so
daß die der Hochdruckpumpe zugeführte und damit die von der
Hochdruckpumpe 4 geförderte Kraftstoffmenge an die Sollfördermenge
angepaßt wird. Auf diese Weise wird das Volumenstromregelventil
3 in Abhängigkeit von der Winkelposition der
Druckspitze gesteuert.If the quantity delivered deviates from the target delivery quantity, then
changes
Eine Ausführungsform des Verfahrens nach Figur 7 beruht darin,
daß das Volumenstromregalventil anhand einer von einem
Steuerprogramm vorgegebenen Sollwinkelposition für die Druckspitze
gesteuert wird. Das Steuerprogramm gibt dazu abhängig
von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eine Sollwinkelposition
für die Druckspitze an. Das Steuergerät 8 mißt
über den Drucksensor 14 die Position der Druckspitze und vergleicht
die gemessene Position mit der Sollposition der
Druckspitze.An embodiment of the method according to FIG. 7 is based on
that the volume flow control valve based on one of one
Control program predetermined target angle position for the pressure peak
is controlled. The control program depends on this
a desired angular position of operating parameters of the internal combustion engine
for the pressure peak. The
Liegt die gemessene Winkelposition der Druckspitze im Vergleich zur Sollwinkelposition zu nahe am oberen Totpunkt des fördernden Kolbens, dann wird der Öffnungsquerschnitt des Volumenstromregelventils 3 um einen vorgegebenen Wert vergrößert. Vorzugsweise ist der vorgegebene Wert proportional zu dem Differenzwinkel zwischen der Sollwinkelposition und der gemessenen Winkelposition der Druckspitze.The measured angular position of the pressure peak is in comparison to the target angular position too close to the top dead center of the promoting piston, then the opening cross section of the Volume flow control valve 3 enlarged by a predetermined value. The predetermined value is preferably proportional to the difference angle between the target angular position and the measured angular position of the pressure peak.
Liegt die gemessene Winkelposition der Druckspitze im Vergleich zur Sollwinkelposition zu weit weg vom oberen Totpunkt, dann wird der Öffnungsquerschnitt des Volumenstromregelventils um einen vorgegebenen Wert verkleinert. Vorzugsweise ist der vorgegebene Wert proportional zu dem Differenzwinkel zwischen der Sollwinkelposition und der gemessenen Winkelposition der Druckspitze.The measured angular position of the pressure peak is in comparison to the target angular position too far from top dead center, then the opening cross section of the volume flow control valve reduced by a predetermined value. Preferably the specified value is proportional to the difference angle between the target angular position and the measured Angle position of the pressure tip.
Auf diese Weise wird eine direkte Regelung des Öffnungsquerschnitts des Volumenstromregelventils in Abhängigkeit von der Winkelposition der Druckspitze ermöglicht.In this way, a direct regulation of the opening cross section of the volume flow control valve depending on the Angle position of the pressure tip allows.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach Fig. 7
beruht darin, daß das Steuergerät 8 die Winkelposition der
Druckspitzen mindestens zweier nacheinander fördernder Kolben
22 ermittelt und die Winkelposition der Druckspitzen dazu
verwendet, um das Volumenstromregelventil 3 in der Weise zu
steuern, daß die Winkelpositionen der nacheinander fördernden
Kolben 22 identisch sind, so daß eine Gleichförderung durch
die Kolben 22 erreicht wird. Damit wird eine gleich große
Fördermenge durch die Kolben 22 der Hochdruckpumpe 4 dadurch
erreicht, daß das Volumenstromregelventil 3 in der Weise gesteuert
wird, daß die Winkelpositionen der Druckspitzen der
verschiedenen Kolben 22 gleich sind. Diese Vorgehensweise erlaubt
ein einfaches Verfahren zur Steuerung der Gleichförderung
mehrerer Kolben 22 einer Hochdruckpumpe 4.A preferred embodiment of the method according to FIG. 7
is based on the fact that the
Das beschriebene Verfahren ist auf jede Art von Pumpe anwendbar und nicht auf das beschriebene System beschränkt.The method described can be applied to any type of pump and not limited to the system described.
Claims (9)
wobei der Pumpe Pumpmedium zugeführt wird, und
wobei wenigstens ein Verdrängerelement von einer Drehwelle der Pumpe angetrieben wird, das während eines Verdichtungsvorgangs Pumpmedium in ein Volumen pumpt,
dadurch gekennzeichnet,
pumping medium being supplied to the pump, and
wherein at least one displacement element is driven by a rotary shaft of the pump, which pumps pump medium into a volume during a compression process,
characterized,
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