DE10139055A1

DE10139055A1 - Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät sowie Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10139055A1
Application number: DE10139055A
Authority: DE
Inventors: Sebastian Kanne; Godehard Nentwig
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-08-08
Filing date: 2001-08-08
Publication date: 2003-02-27
Also published as: ITMI20021797A1; FR2828526A1; JP2003065184A; US20030037768A1

Abstract

Eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine mit Direkteinspritzung, wird nach einem Verfahren betrieben, bei dem eine erste Kraftstoffpumpe (16) Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (12) fördert. Mindestens ein Teil des geförderten Kraftstoffs gelangt weiter über mindestens ein Einlassventil (42) in mindestens einen Arbeitsraum (40) einer als Verdrängerpumpe ausgebildeten zweiten Kraftstoffpumpe (20). Diese fördert den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Sammelleitung (24). Um den Wirkungsgrad beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu erhöhen und um Kosten zu sparen, wird vorgeschlagen, dass die relative Öffnungsdauer des Einlassventils (42) beeinflusst wird, um so die in den Arbeitsraum (40) der zweiten Kraftstoffpumpe (20) gelangende Kraftstoffmenge zu verändern.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Direkteinspritzung, bei dem eine erste Kraftstoffpumpe Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter fördert und bei dem mindestens ein Teil des geförderten Kraftstoffs weiter über mindestens ein Einlassventil in mindestens einen Arbeitsraum einer als Verdrängerpumpe ausgebildeten zweiten Kraftstoffpumpe gelangt, die den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Sammelleitung fördert.

Ein solches Verfahren ist aus der DE 199 26 308 A1 bekannt. Dort wird der Kraftstoff von einer Vorförderpumpe aus einem Kraftstoffbehälter zu einer mechanisch angetriebenen Hauptförderpumpe gefördert. Bei der Hauptförderpumpe handelt es sich um eine Radialkolbenpumpe. Diese fördert weiter in eine Kraftstoff-Sammelleitung, welche gemeinhin auch als "Rail" bezeichnet wird, und in der der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert ist. An die Kraftstoff- Sammelleitung sind Injektoren angeschlossen, die den Kraftstoff in Brennräume der Brennkraftmaschine einspritzen.

Wenn die Brennkraftmaschine nur eine geringe Leistung erbringen muss, müssen die Injektoren auch nur wenig Kraftstoff in die Brennräume einspritzen, so dass auch von der Hauptförderpumpe nur wenig Kraftstoff zu der Kraftstoff-Sammelleitung gefördert werden muss. Um bei einer solchen Teilmengenförderung das Antriebsmoment der Hauptförderpumpe zu reduzieren, ist in der Zuleitung zum Arbeitsraum der Hauptförderpumpe eine Zumesseinrichtung vorgesehen. Bei einer Teilmengenförderung drosselt diese den Zufluss in den Arbeitsraum der Hauptförderpumpe so stark, dass dieser nur teilweise oder ggf. auch gar nicht gefüllt wird. Bei der Zumesseinrichtung handelt es sich üblicherweise um ein elektrisch gesteuertes Drosselventil, welches in den Zulauf der Hauptförderpumpe eingebaut ist.

Diese Lösung ist einfach und kostengünstig, weist jedoch auch Nachteile auf: So muss beispielsweise das Drosselventil in einem sehr großen Bereich exakt stellbar sein, um beliebige gewünschte Fördermengen erzielen zu können. Ein solches Drosselventil ist jedoch relativ teuer. Ferner fällt bei den üblichen Drosselventilen der Druck über das Ventil auch bei Vollförderung, also bei vollständig geöffnetem Ventil, um einen bestimmten Differenzdruck ab. Wenn stromaufwärts von der Hauptförderpumpe weitere Druckverluste auftreten, sowie bei einem hohen Rücklaufdruck, wird hierdurch der Stellbereich zwischen Null- und Vollförderung erheblich reduziert.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiter zu bilden, dass die mit dem Verfahren betriebene Brennkraftmaschine, insbesondere deren Kraftstoffsystem, kostengünstiger hergestellt und mit höherem Wirkungsgrad betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die relative Öffnungsdauer des Einlassventils verändert wird, um so die in den Arbeitsraum der zweiten Kraftstoffpumpe gelangende Kraftstoffmenge zu verändern.

Vorteile der Erfindung

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass auf ein Drosselventil im Zulauf zur zweiten Kraftstoffpumpe verzichtet werden kann, was zu einer Kostenreduktion führt. Stattdessen wird die von der zweiten Kraftstoffpumpe geförderte Kraftstoffmenge dadurch eingestellt, dass die relative Öffnungsdauer des Einlassventils zum Arbeitsraum der zweiten Kraftstoffpumpe verändert wird.

Je nach Öffnungsdauer gelangt mehr oder weniger Kraftstoff in den Arbeitsraum der Kraftstoffpumpe, was zu einer entsprechenden Fördermenge führt. Unter der relativen Öffnungsdauer des Einlassventils wird kein absoluter Zeitwert, sondern ein auf einen Arbeitstakt bezogener Öffnungszeitraum verstanden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Drosselstelle im Zulauf zur zweiten Kraftstoffpumpe mehr erforderlich ist, kann die Brennkraftmaschine und insbesondere deren Kraftstoffsystem mit einem guten Wirkungsgrad betrieben werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.

So wird beispielsweise vorgeschlagen, dass die relative Öffnungsdauer des Einlassventils hydraulisch beeinflusst wird. Dies ermöglicht es, eine relative kompakte zweite Kraftstoffpumpe zu verwenden, da eine hydraulische Ansteuerung des Einlassventils platzsparender realisiert werden kann als beispielsweise eine elektrische Ansteuerung. Grundsätzlich ist aber auch ein elektrisch, beispielsweise durch einen Piezo- oder Magnetaktor, betätigtes Einlassventil denkbar.

Wird das Einlassventil hydraulisch betätigt, wird besonders bevorzugt, wenn die relative Öffnungsdauer des Einlassventils dadurch beeinflusst wird, dass ein auf eine Steuerfläche eines Ventilelements des Einlassventils wirkender Steuerdruck verändert wird. Ein solches Verfahren arbeitet zuverlässig und hochdynamisch.

Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zur Erzielung einer Nullförderung das Einlassventil während des gesamten Förderhubs offen ist. Eine Nullförderung kann z. B. dann erforderlich sein, wenn sich die Brennkraftmaschine im Schubbetrieb befindet und kein Kraftstoff aus der Kraftstoff-Sammelleitung abgerufen wird. In diesem Fall ist auch keine Förderung in die Kraftstoff- Sammelleitung erforderlich. Dadurch, dass das Einlassventil während des gesamten Förderhubs offen ist, wird die während des Saughubs in den Arbeitsraum gelangte Kraftstoffmenge nicht zur Kraftstoff-Sammelleitung gefördert, sondern in den einlassseitigen Bereich der zweiten Kraftstoffpumpe zurückgeschoben.

Somit kann ggf. auf eine externe Schmierung der beweglichen Teile der zweiten Kraftstoffpumpe verzichtet werden, da auch bei längerem Betrieb mit Nullförderung die Gefahr des Trockenlaufens dieser beweglichen Antriebsmittel bzw. Fördermittel nicht besteht. Auch die Gefahr von Kavitationserosion im Bereich des Arbeitsraums der zweiten Kraftstoffpumpe besteht nicht. Wird die Brennkraftmaschine nach diesem Verfahren betrieben, kann mit einer hohen Lebensdauer der zweiten Kraftstoffpumpe gerechnet werden.

Vorteilhaft ist auch, wenn eine Soll-Öffnungsdauer des Einlassventils der zweiten Kraftstoffpumpe und/oder ein Soll-Steuerdruck zumindest indirekt aus dem gewünschten Antriebsmoment der Brennkraftmaschine bestimmt wird. Diese Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens trägt der Tatsache Rechnung, dass der Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine in erheblichem Umfange vom gewünschten Antriebsmoment der Brennkraftmaschine abhängt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann sehr schnell auf veränderte Wunsch-Antriebsmomente reagiert werden, so dass die Gefahr, dass Kraftstoff in die Kraftstoff-Sammelleitung gefördert wird, jedoch nicht von an die Krafstoff- Sammelleitung angeschlossenen Injektoren abgerufen wird, verringert wird. Somit kann ein Überdruckventil, welches an der Kraftstoff-Sammelleitung angeordnet ist, kleiner ausfallen oder es kann ggf. sogar vollständig entfallen.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, welches zur Durchführung des obigen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird. Dabei wird besonders bevorzugt, wenn das Computerprogramm auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Steuer- und/oder Regelgerät zur Steuerung und/oder Regelung mindestens einer Funktion einer Brennkraftmaschine. Um den Wirkungsgrad beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu erhöhen und um ggf. die Lebensdauer einzelner Komponenten der Brennkraftmaschine zu verlängern, wird vorgeschlagen, dass das Steuer- und/oder Regelgerät mit einem Computerprogramm der obigen Art versehen ist.

Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftstoffsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere mit Direkteinspritzung, mit einem Kraftstoffbehälter, mit einer ersten Kraftstoffpumpe, welche aus dem Kraftstoffbehälter fördert, mit einer als Verdrängerpumpe ausgebildeten zweiten Kraftstoffpumpe mit mindestens einem Arbeitsraum, welcher einlassseitig über mindestens ein Einlassventil mit der ersten Kraftstoffpumpe und auslassseitig mit einer Kraftstoff-Sammelleitung verbunden ist.

Auch dieses Kraftstoffsystem ist aus der DE 199 26 308 A1 bekannt. Um den Wirkungsgrad beim Betrieb des Kraftstoffsystems zu erhöhen und die Herstellkosten des Kraftstoffsystems zu senken, wird vorgeschlagen, dass eine Beeinflussungseinrichtung vorhanden ist, mit der die relative Öffnungsdauer des Einlassventils beeinflusst werden kann. Die Vorteile eines solchen Kraftstoffsystems sind bereits oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert worden.

In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass die zweite Kraftstoffpumpe ein Einlassventil umfasst, welches als vorgespanntes Rückschlagventil ausgebildet ist, dessen Ventilelement einen Betätigungsabschnitt aufweist. Ein solches Einlassventil baut kompakt und kann über den Betätigungsabschnitt einfach angesteuert werden.

Besonders vorteilhaft ist dabei jene Weiterbildung, bei der die Beeinflussungseinrichtung eine Steuerdruckleitung, eine Druckeinstelleinrichtung, mit der der Druck in der Steuerdruckleitung eingestellt werden kann, und einen mit der Steuerdruckleitung verbundenen Steuerraum umfasst, und bei der der Betätigungsabschnitt des Ventilelements des Einlassventils eine Steuerfläche aufweist, welche den Steuerraum bereichsweise begrenzt. Bei diesem Kraftstoffsystem kann also das vorgespannte Rückschlagventil hydraulisch an- bzw. übersteuert werden, so dass dessen Öffnungszustand zwar einerseits durch den Arbeitstakt der zweiten Kraftstoffpumpe, andererseits aber auch durch den Druck in der Steuerdruckleitung beeinflusst werden kann. Ein solches Einlassventil öffnet und schließt hochdynamisch und arbeitet sehr zuverlässig. Mit ihm können darüber hinaus beliebige Förderraten zwischen Null- und Maximalförderung erreicht werden.

Vorgeschlagen wird dabei auch, dass die Druckstelleinrichtung ein elektrisch einstellbares Zumessventil, eine zwischen dem Zumessventil und dem Steuerraum von der Steuerdruckleitung abzweigende Rücklaufleitung, und eine in der Rücklaufleitung angeordnete Strömungsdrossel umfasst. Ein solches Zumessventil wird nur von der für die Ansteuerung des Einlassventils notwendigen Fluidmenge durchströmt. Diese ist gering. Somit kann der Stellbereich des Zumessventils ebenfalls gering sein. Ein solches Zumessventil baut einfach und ist kostengünstig.

Für die Speisung der Steuerdruckleitung gibt es mehrere vorteilhafte Möglichkeiten: Eine besteht darin, dass die Beeinflussungseinrichtung einen stromaufwärts von dem Zumessventil vorhandenen Fluidspeicher umfasst, welcher mit der Steuerdruckleitung verbunden ist. In einem solchen Fluidspeicher kann das für die Steuerung des Einlassventils erforderliche Fluid unter hohem Druck gespeichert sein, so dass die Steuerfläche am Betätigungsabschnitt des Ventilelements des Einlassventils relativ klein ausfallen kann. Ein solches Einlassventil baut also kompakt.

Dabei wird besonders bevorzugt, dass der Fluidspeicher mit mindestens einem hydraulisch betätigten Injektor verbunden ist, derart, dass er von dessen Absteuerfluid gespeist wird. Hydraulisch betätigte Injektoren werden im allgemeinen durch Kraftstoff gesteuert, welcher von der zweiten Kraftstoffpumpe stark komprimiert wurde. Das vom Injektor abströmende Absteuerfluid steht somit immer noch unter einem relativ hohen Druck. Bei dieser Weiterbildung kann also auf zusätzliche Komponenten zur Speisung des Fluidspeichers verzichtet werden. Das entsprechende Kraftstoffsystem baut somit einfach und ist preisgünstig.

Alternativ hierzu ist es möglich, dass die Steuerfläche am Bestätigungsabschnitt des Ventilelements des Einlassventils größer als die wirksame Fläche des Ventilelements ist, und dass die Steuerdruckleitung mit dem Auslass der ersten Kraftstoffpumpe verbunden ist. Durch die erfindungsgemäßen Flächenverhältnisse wird auch bei dem relativ niedrigen, von der ersten Kraftstoffpumpe bereitgestellten Druck in der Steuerdruckleitung, eine sichere Betätigung des Ventilelements des Einlassventils ermöglicht.

Zeichnung

Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffsystems einer Brennkraftmaschine mit einer ersten und einer zweiten Kraftstoffpumpe, wobei die zweite Kraftstoffpumpe geschnitten dargestellt ist;
Fig. 2 eine geschnittene Detailansicht eines Bereichs der zweiten Kraftstoffpumpe von Fig. 1 und schematisch dargestellte Komponenten einer Einrichtung, mit der die relative Öffnungsdauer eines Einlassventils der zweiten Kraftstoffpumpe beeinflusst werden kann;
Fig. 3 ein Diagramm, in dem der Öffnungszeitraum des Einlassventils der zweiten Kraftstoffpumpe über dem Hub eines Kolbens der zweiten Kraftstoffpumpe bei einem bestimmten Druck in einer Steuerdruckleitung dargestellt ist;
Fig. 4 ein Diagramm ähnlich Fig. 3, bei einem anderen Druck in der Steuerdruckleitung;
Fig. 5 ein Diagramm ähnlich Fig. 3, bei einem nochmals anderen Druck in der Steuerdruckleitung; und
Fig. 6 eine Darstellung ähnlich Fig. 2 eines Bereichs eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kraftstoffsystems.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 trägt ein Kraftstoffsystem insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 über einen Filter 16 Kraftstoff fördert. Die elektrische Kraftstoffpumpe 14 komprimiert den Kraftstoff dabei auf einen Druck von ungefähr 5 bar. Auslassseitig ist die elektrische Kraftstoffpumpe 14 über eine Kraftstoffleitung 18 mit einer Hochdruckpumpe 20 verbunden, welche als dreizylindrige Radialkolbenpumpe ausgebildet ist.
Die Radialkolbenpumpe 20 komprimiert den Kraftstoff weiter auf einen sehr hohen Druck (derzeit werden Drücke bis 1800 bar erreicht) und führt diesen über eine Kraftstoffleitung 22 einer Kraftstoff-Sammelleitung 24 zu. Diese wird gemeinhin auch als "Rail" bezeichnet. In ihr ist der Kraftstoff unter hohem Druck gespeichert. An die Kraftstoff-Sammelleitung 24 sind mehrere Injektoren 26 angeschlossen, die den Kraftstoff in Brennräume 28 einer Brennkraftmaschine (nicht im Detail dargestellt) einspritzen können.
Von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 zweigt eine Kraftstoffleitung 30 ab, welche der Radialkolbenpumpe 20 Kraftstoff zur Kühlung und Schmierung zuführt. In der Kraftstoffleitung 30 ist eine Strömungsdrossel 32 angeordnet. Der zur Schmierung und Kühlung verwendete Kraftstoff wird von der Radialkolbenpumpe 20 über eine Kraftstoffleitung 34 abgeführt, welche zum Kraftstoffbehälter 12 zurückführt. Der Druck in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 wird durch ein Druckbegrenzungsventil 36 eingestellt, welches zwischen der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 und der Rücklaufleitung 34 angeordnet ist.
Die drei Zylinder der Radialkolbenpumpe 20 tragen die Bezugszeichen 38a, 38b und 38c. In ihnen ist jeweils ein Arbeitsraum 40a, 40b und 40c vorhanden, dem Kraftstoff über ein Einlassventil 42a, 42b bzw. 42c zugeführt werden kann. Hierzu ist die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 an eine Ringleitung 44 angeschlossen, von der jeweils ein Einlasskanal 46a, 46b bzw. 46c zum Arbeitsraum 40a, 40b bzw. 40c führt. Aus Gründen der Darstellung ist die Ringleitung 44 in Fig. 1 nur schematisch gezeichnet. Sie kann bspw. als Ringraum in einem Gehäuse 48 der Radialkolbenpumpe 20 vorgesehen sein.
Zur Ansteuerung der Einlassventile 42a, 42b und 42c ist eine Steuerdruckleitung 50 vorgesehen, welche von der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 abzweigt. In ihr ist ein Zumessventil 52 angeordnet. Bei diesem handelt es sich um ein elektrisch betätigtes Schieberventil. Es ist mit einem Steuer- und Regelgerät 54 verbunden, welches von einem Sensor 56 Informationen über das gewünschte Drehmoment der Brennkraftmaschine erhält. Auslassseitig vom Zumessventil 52 führt die Steuerdruckleitung 50 mit einem Abschnitt 58 zu einer Ringleitung 60, von der wiederum einzelne Steuerkanäle 62a, 62b und 62c zum jeweiligen Einlassventil 42a, 42b und 42c führen. Vom Abschnitt 58 der Steuerdruckleitung 50 zweigt eine Drosselleitung 64 ab, die zur Rücklaufleitung 34 führt, und in der eine Strömungsdrossel 66 angeordnet ist. Auch die Ringleitung 60 kann in Form eines Ringraums im Gehäuse 48 der Radialkolbenpumpe 20 vorgesehen sein.
In jedem Zylinder 38a, 38b bzw. 38c der Radialkolbenpumpe 20 ist ein Kolben 68a, 68b bzw. 68c verschieblich aufgenommen. Die Kolben 68a, 68b bzw. 68c werden von einer Exzenterwelle 70 und einem Hubring 71 in radialer Richtung in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Die Zylinder 38a, 38b und 38c sind nach radial außen durch Zylinderköpfe 72a, 72b bzw 72c verschlossen.
Die Steuerdruckleitung 50, das Zumessventil 52, die Drosselleitung 64 und die Strömungsdrossel 66 sind Teil einer Beeinflussungseinrichtung 74, mit der die relative Öffnungsdauer der Einlassventile 42a, 42b und 42c beeinflusst werden kann. Diese Beeinflussungseinrichtung 74 wird nun insbesondere unter Bezugnahme auf Fig. 2 im Detail erläutert. In dieser Figur ist ein Zylinder 38 beispielhaft für die drei Zylinder 38a, 38b und 38c der Radialkolbenpumpe 20 dargestellt.
Im Zylinderkopf 72 ist eine stufenförmige Sackbohrung 76 vorhanden. Ihr unterer Bereich (ohne Bezugszeichen), welcher einen relativ großen Durchmesser aufweist, begrenzt den Arbeitsraum 40. Er verjüngt sich nach oben hin und bildet hierdurch einen Ventilsitz 78 für ein Ventilelement 80 des Einlassventils 42. Das Ventilelement 80 wird von einer Feder 82 gegen den Ventilsitz 78 beaufschlagt, welche sich am Kolben 68 abstützt, der von unten in den Arbeitsraum 40 hineinragt. Oberhalb des Ventilsitzes 78 ist ein Ringraum 84 vorhanden, in den der Einlasskanal 46 mündet.
Das Ventilelement 80 umfasst einen zylindrischen Betätigungsabschnitt 86, welcher sich koaxial zur Sackbohrung 76 erstreckt. Er ist in einem oberhalb des Ringraums 84 gelegenen Bereich (ohne Bezugszeichen) der Sackbohrung 76 gleitend und dicht geführt. An seinem in Fig. 2 oberen Ende trägt der Betätigungsabschnitt 86 einen Steuerkolben 88, dessen Durchmesser erheblich größer ist als der Durchmesser des Ventilelements 80.
Der Steuerkolben 88 ist in einem Bereich (ohne Bezugszeichen) mit größerem Durchmesser der Sackbohrung 76 aufgenommen und begrenzt zum Einen mit einer Steuerfläche 91 einen Steuerraum 90 und zum Anderen einen Leckageraum 92. Es versteht sich, dass, auch wenn dies in Fig. 2 so nicht dargestellt ist, der Zylinderkopf 72 so ausgestaltet ist, dass das Ventilelement 80, der Betätigungsabschnitt 86 und der Steuerkolben 88 eingebracht werden können. In den Steuerraum 90 mündet der Steuerkanal 62, wohingegen der Leckageraum 92 mit einer Leckageleitung 94 verbunden ist, die bspw. zum Kraftstoffbehälter 12 zurückführt.
Der Arbeitsraum 40 ist über einen Auslasskanal 96 und ein Rückschlagventil 98 mit der Hochdruck-Kraftstoffleitung 22 verbunden.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kraftstoffsystem arbeitet folgendermaßen: Wenn von der Brennkraftmaschine ein hohes Drehmoment erbracht werden soll, spritzen die Injektoren 26 eine relativ große Kraftstoffmenge in die Brennräume 28 ein. Folglich muss von der Radialkolbenpumpe 20 eine große Kraftstoffmenge in die Kraftstoff- Sammelleitung 24 gefördert werden (das Wunsch-Drehmoment wird dabei vom Sensor 56 erfasst). Das Steuer- und Regelgerät 54 steuert dann das Zumessventil 52 so an, dass es vollständig geschlossen ist. Dies hat zur Folge, dass der Druck im Abschnitt 58 der Steuerdruckleitung 50 in etwa dem Druck in der Drosselleitung 64 entspricht.
Da diese zum Kraftstoffbehälter 12 zurückführt, herrscht in dem Abschnitt 58 der Steuerdruckleitung 50 und somit auch im Steuerraum 90 ungefähr Umgebungsdruck. Dies bedeutet wiederum, dass das Öffnungsverhalten des Einlassventil 42 im Wesentlichen durch die Druckdifferenz zwischen dem Ringraum 84 und dem Arbeitsraum 40 und durch die von der Feder 82 ausgeübten Kraft bestimmt wird. Das Einlassventil 42 ist dabei so ausgelegt, dass das Ventilelement 80 kurz nach dem oberen Totpunkt des Kolbens 68 vom Ventilsitz 78 abhebt und kurz nach dem unteren Totpunkt des Kolbens 68 wieder an diesem in Anlage kommt.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist das Einlassventil 42 somit in etwa während des gesamten Saughubs geöffnet (Bezugszeichen 104). Die Radialkolbenpumpe 20 fördert somit die maximal mögliche Kraftstoffmenge. Die Kurve in Fig. 3, welche dem Kolbenhub entspricht, trägt das Bezugszeichen 100, der Druck im Steuerraum 90 das Bezugszeichen 102.
Wenn eine geringere Kraftstoffmenge gefördert werden soll, wird das Zumessventil 52 vom Steuer- und Regelgerät 54 in eine entsprechende mittlere Stellung gebracht. Je nach Öffnungszustand des Zumessventils 52 nimmt der Druck im Abschnitt 58 der Steuerdruckleitung 50 bzw. im Steuerraum 90 einen Wert an, welcher zwischen dem in der Drosselrücklaufleitung 34 und dem in der Niederdruck- Kraftstoffleitung 18 herrschenden Druck liegt. Das Zumessventil 52 und die Strömungsdrossel 66 in der Drosselleitung 64 wirken nämlich als Druckteiler.
Der Druck im Steuerraum 90 übt über die Steuerfläche 91 am Steuerkolben 88 eine Kraft auf das Ventilelement 80 aus. Diese sorgt dafür, dass das Ventilelement 80 in etwa im oberen Totpunkt des Kolbens 68 sich vom Ventilsitz 78 löst, das Einlassventil 42 also öffnet. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen Fall wird das Ventilelement 80 aber auch noch zu Beginn des Förderhubs, also nachdem der Kolben 68 den unteren Totpunkt passiert hat, aufgrund des im Steuerraum 90 herrschenden Drucks offengehalten. Erst dann, wenn die von der Feder 82 auf das Ventilelement 80 ausgeübte Kraft aufgrund der Aufwärtsbewegung des Kolbens 68 sowie die aufgrund der Druckdifferenz zwischen Ringraum 84 und Arbeitsraum 40 am Ventilelement 80 wirkende Schließkraft die am Steuerkolben 88 wirkende öffnende Kraft übersteigt, kommt das Ventilelement 80 wieder in Anlage an den Ventilsitz 78. Das Einlassventil 42 ist somit nicht nur während des gesamten Saughubs, sondern auch noch zu Beginn des Förderhubs geöffnet. Dies ist in Fig. 4 dargestellt.
Ist das Einlassventil 42 aber noch zu Beginn des Förderhubs geöffnet, wird ein Teil der während des Saughubs in den Arbeitsraum 40 angesaugten Kraftstoffmenge zu Beginn des Förderhubs wieder in den Ringraum 84 und den Einlasskanal 46 gedrückt. Nach dem Schließen des Einlassventils 42 steht somit nur noch eine geringere Kraftstoffmenge zur Verfügung, welche in die Kraftstoff-Sammelleitung 24 gefördert werden kann.
Soll von der Radialkolbenpumpe 20 überhaupt kein Kraftstoff in die Kraftstoff-Sammelleitung 24 gefördert werden, wird das Zumessventil 52 vom Steuer- und Regelgerät 54 vollständig geöffnet. Somit liegt im Steuerraum 90 der von der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 bereitgestellte und in der Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 herrschende Druck an. Die Größe der Steuerfläche 91 ist nun so gewählt, dass die vom Steuerkolben 88 über den Betätigungsabschnitt 86 auf das Ventilelement 80 wirkende öffnende Kraft in jedem Falle größer ist als die von der Feder 82 und aufgrund der Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum 40 und Ringraum 84 auf das Ventilelement 80 wirkenden schließende Kraft. Das Einlassventil 42 ist somit auch während des gesamten Förderhubs geöffnet, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Somit wird die gesamte, während des Saughubs in den Arbeitsraum gelangte Kraftstoffmenge während des Förderhubs wieder in die Niederdruck-Kraftstoffleitung 18 zurückgefördert.
In Fig. 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer Beeinflussungseinrichtung 74 dargestellt. Dabei tragen solche Elemente und Bereiche, welche äquivalente Funktionen zu Elementen und Bereichen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels aufweisen, die gleichen Bezugszeichen. Auf sie wird nicht nochmals im Detail eingegangen.
Ein wesentlicher Unterschied zum vorhergehenden Ausführungsbeispiel betrifft die Ausbildung des Betätigungsabschnitts 86 des Ventilelements 80 des Einlassventils 42. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerfläche 91 nur relativ klein, jedenfalls kleiner als die von der Druckdifferenz zwischen Arbeitsraum 40 und Ringraum 84 beaufschlagte wirksame Fläche am Ventilelement 80. Ein separater Steuerkolben ist nicht vorhanden. Insoweit fehlt auch ein Leckageraum und der Steuerraum 90 hat kleinere radiale Abmessungen.
Um dennoch die für eine zuverlässige Beeinflussung der Öffnungsdauer des Einlassventils 42 notwendige Kraft in Öffnungsrichtung bereitstellen zu können, muss der Druck im Steuerraum 90 entsprechend hoch sein. Auch diesem Grund ist die Steuerdruckleitung 50 nicht mit dem Auslass der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 verbunden, sondern es ist ein Fluidspeicher 106 vorgesehen, der die Steuerdruckleitung 50 mit dem Steuerfluid versorgt. Der Fluidspeicher 106 ist wiederum mit einer Absteuerleitung 108 verbunden, die wiederum an den Absteuerauslass eines Injektors 26 angeschlossen ist. Auf diese Weise wird der Fluidspeicher 106 mit dem unter relativ hohem Druck stehenden Absteuerfluid aus dem Injektor 26 versorgt.
Typischerweise beträgt der Druck im Fluidspeicher 106 ungefähr 15 bar.
Die in Fig. 6 dargestellte Beeinflussungseinrichtung 74 arbeitet analog zu der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Beeinflussungseinrichtung. Die kleinere Steuerfläche 91 wird durch die Bereitstellung eines höheren Drucks im Steuerraum 90 kompensiert. In den beiden Ausführungsbeispielen kann die Menge des von der Radialkolbenpumpe 20 geförderten Fluids bis auf Null reduziert werden. Dabei nimmt das an der Exzenterwelle 70 anliegende Antriebsmoment der Radialkolbenpumpe 20 mit sinkender Förderleistung deutlich ab (dies gilt auch für das vorhergehende Ausführungsbeispiel).
Es sei an dieser Stelle ferner darauf hingewiesen, dass anstelle einer elektrischen Kraftstoffpumpe 16 auch eine mechanische Niederdruckpumpe zum Einsatz kommen kann. Auch ist es möglich, anstelle der Ringleitungen 44 und 60 einfache Stichkanäle vorzusehen.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit Direkteinspritzung, bei dem eine erste Kraftstoffpumpe (14) Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (12) fördert und bei dem mindestens ein Teil des geförderten Kraftstoffs weiter über mindestens ein Einlassventil (42) in mindestens einen Arbeitsraum (40) einer als Verdrängerpumpe ausgebildeten zweiten Kraftstoffpumpe (20) gelangt, die den Kraftstoff zu einer Kraftstoff-Sammelleitung (24) fördert, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Öffnungsdauer (104) des Einlassventils (42) beeinflusst wird, um so die von der zweiten Kraftstoffpumpe (20) geförderte Kraftstoffmenge zu verändern.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Öffnungsdauer (104) des Einlassventils (42) hydraulisch beeinflusst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Öffnungsdauer (104) des Einlassventils (42) dadurch beeinflusst wird, dass ein auf eine Steuerfläche (91) eines Ventilelements (80) des Einlassventils (42) wirkender Steuerdruck verändert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung einer Nullförderung das Einlassventil (42) während des gesamten Förderhubs offen ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Öffnungsdauer des Einlassventils (42) der zweiten Kraftstoffpumpe (16) und/oder ein Soll-Steuerdruck zumindest indirekt aus dem gewünschten Antriebsmoment der Brennkraftmaschine bestimmt wird.

6. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist, wenn es auf einem Computer ausgeführt wird.

7. Computerprogramm nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es auf einem Speicher, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.

8. Steuer- und/oder Regelgerät (54) zur Steuerung und/oder Regelung mindestens einer Funktion einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem Computerprogramm nach einem der Ansprüche 6 oder 7 versehen ist.

9. Kraftstoffsystem (10) für eine Brennkraftmaschine, inbesondere mit Direkteinspritzung, mit einem Kraftstoffbehälter (12), mit einer ersten Kraftstoffpumpe (14), welche aus dem Kraftstoffbehälter (12) fördert, mit einer als Verdrängerpumpe ausgebildeten zweiten Kraftstoffpumpe (20) mit mindestens einem Arbeitsraum (40), welcher einlassseitig über mindestens ein Einlassventil (42) mit der ersten Kraftstoffpumpe (14) und auslassseitig mit einer Kraftstoff-Sammelleitung (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beeinflussungseinrichtung (74) vorhanden ist, mit der die relative Öffnungsdauer (104) des Einlassventils (42) beeinflusst werden kann.

10. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil als vorgespanntes Rückschlagventil (42) ausgebildet ist, und die Beeinflussungseinrichtung (74) einen mit einem Ventilelement (80) des Rückschlagventils (42) verbundenen Betätigungsabschnitt (86) umfasst.

11. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungseinrichtung (74) eine Steuerdruckleitung (50), eine Druckeinstelleinrichtung (52, 64, 66), mit der der Druck in der Steuerdruckleitung (50) eingestellt werden kann, und einen mit der Steuerdruckleitung (50) verbundenen Steuerraum (90) umfasst, und dass der Betätigungsabschnitt (86) des Ventilelements (80) des Einlassventils (42) eine Steuerfläche (91) aufweist, welche den Steuerraum (90) bereichsweise begrenzt.

12. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckeinstelleinrichtung ein elektrisch einstellbares Zumessventil (52), eine zwischen dem Zumessventil (52) und dem Steuerraum (90) von der Steuerdruckleitung (50) abzweigende Rücklaufleitung (64), und eine in der Rücklaufleitung (64) angeordnete Strömungsdrossel (66) umfasst.

13. Kraftstoffsystem (10) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Beeinflussungseinrichtung (74) einen stromaufwärts von dem Zumessventil (52) vorhandenen Fluidspeicher (106) umfasst, welcher mit der Steuerdruckleitung (50) verbunden ist.

14. Kraftstoffsystem (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidspeicher (106) mit mindestens einem hydraulisch betätigten Injektor (26) verbunden ist, derart, dass er von dessen Absteuerfluid gespeist wird.

15. Kraftstoffsystem (10) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerfläche (91) am Betätigungsabschnitt (86) für das Ventilelement (80) des Einlassventils (42) größer als die wirksame Fläche (81) des Ventilelements (80) ist, und dass die Steuerdruckleitung (50) mit dem Auslass der ersten Kraftstoffpumpe (14) verbunden ist.