DE102007052092A1 - Verfahren und Kraftstoffsystem zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Kraftstoffsystem dienen zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für einen Kraftfahrzeug-Motor, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter (3) über eine Kraftstoffpumpe (2) in eine Kraftstoff-Sammelleitung oder Common-Rail (4) und von dort über Kraftstoff-Injektoren (6) in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird; der Druck (p) in der Kraftstoff-Sammelleitung (4) wird mit einem Drucksensor (7) erfasst. Durch einen Sensor (11), der in einer die Kraftstoff-Injektoren (4) mit dem Behälter (6) verbindenden Rücklaufleitung (8) angeordnet ist, wird der Leckagegegendruck erfasst, und durch eine in der Rücklaufleitung (8) angeordnete Regeleinrichtung (12) wird der Leckagestrom angehoben.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Kraftstoffsystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 7. Dieses Verfahren und dieses Kraftstoffsystem dienen zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter über mindestens eine Kraftstoffpumpe in eine Kraftstoff-Sammelleitung und von dort über Kraftstoff-Injektoren in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung mit einem Drucksensor erfasst wird.
- Bei einem bekannten Verfahren zum Ermitteln eines Kraftstoffvolumens, das in die Zylinder einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors mit einer Common-Rail-Einspritzanlage eingespritzt wird, die eine Druckleitung und wenigstens mit der Druckleitung verbundene Einspritzventile aufweist, werden vorgegebene Einspritzsignale für wenigstens eine Einspritzung durch die Einspritzventile erzeugt und an die Einspritzventile abgegeben (
DE 10 2005 058 445 B3 ). Es werden Drucksignale erfasst, die einen bei der Einspritzung erfolgten Druckabfall in der Druckleitung wiedergeben, und unter Verwendung des erfassten Drucksignals wird ein Wert des eingespritzten Kraftstoffvolumens ermittelt. - Der Leckagegegendruck in dem Injektorrücklauf bei Piezo-Common-Rail-Systemen (kurz: PCR-Systemen) beeinflusst die Einspritzmenge. Darüber hinaus führt eine Absenkung der eingespritzten Kraftstoffmenge außerhalb der Toleranzen zu einer viel zu großen Streuung zwischen den einzelnen Injektoren und zwischen den einzelnen Einspritzungen. Der Leckagegegendruck wird in dem gemeinsamen Kraftstoffrücklauf von den piezogesteuerten Injektoren mit einem federbelasteten Ventil auf einen Bereich zwischen 1,5 und 2,5 bar eingestellt. Wegen der Ventilkennlinie kann bei einer geringen Injektorleckage der spezifizierte Gegendruck nicht erreicht werden. Dieses Problem verschärft sich mit der Einführung von leckagereduzierten Systemen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffsystem und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem sichergestellt ist, dass unter jeder Bedingung und bei jeder Ausführung des Einspritzsystems der erforderliche Gegendruck erreicht wird.
- Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Kraftstoffsystem nach Anspruch 7 gelöst. Bei dem Verfahren wird durch einen Sensor, der in einer die Kraftstoff-Injektoren mit dem Behälter verbindenden Rücklaufleitung angeordnet ist, der Leckagengegendruck erfasst, und durch eine in der Rücklaufleitung angeordnete Regeleinrichtung der Leckagestrom angehoben. Durch eine Adaptionsschaltung werden die Injektoren gesteuert und damit der Leckagestrom angehoben.
- Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.
- Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch eine Kleinstmengenadaption zusätzlich Schaltleckage erzeugt und damit der Injektor mit dem spezifiziertem Leckagegegendruck betrieben werden kann.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1 ein Kraftstoffsystem gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung; -
2 eine erste Variante einer in dem Kraftstoffsystem nach1 verwendeten Leckagegegendruck-Regeleinrichtung; -
3 eine zweite Variante einer in dem Kraftstoffsystem nach1 verwendeten Leckagegegendruck-Regeleinrichtung; -
4 eine Diagrammdarstellung der Abhängigkeit der Kraftstoff-Einspritzmenge vom dem Leckagengegendruck auf der Injektor-Rücklaufleitung, und -
5 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäß abgearbeiteten Programms. - Ein Kraftstoffsystem
1 (1 ) weist – soweit es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist – folgende Bestandteile auf: eine gemeinsame Verteilerleiste oder Common-Rail2 , in dem der Kraftstoff bekannterweise unter hohem Druck enthalten ist und über Injektoren4 in die Zylinder eines Kraftfahrzeugmotors, im vorliegenden Fall eine Dieselmotors, eingespritzt wird. Die Injektoren sind piezogesteuert. Der Motor ist hier nicht weiter dargestellt, da er allgemein bekannt ist. - Der Kraftstoff wird durch eine Hochdruck-Förderanlage
5 von einem Behälter6 über eine Zuführleitung7 in den Common-Rail2 gefördert. Die Hochdruck-Förderanlage5 besteht aus einer Hochdruckpumpe HPP (High presssure pump), einer Vorpumpe ITP (Internal transfer pump) und einem Durchflussvolumen-Steuerventil VCV (Volumen control valve). - Von den Injektoren
4 gelangt überschüssiger Kraftstoffstrom als Leckagestrom QL über eine Leckageleitung8 zurück zu dem Behälter6 . Eine Adaptionsschaltung10 bestimmt den Druck in der Leckageleitung8 , das heißt den Leckagegegendruck pL. Sie schließt ein einen Leckagedrucksensor11 und eine Leckagegegendruck-Regeleinrichtung12 . - Aus
2 ist eine erste Variante12a der Leckagegegendruck-Regeleinrichtung ersichtlich. Der Leckagegegendruck wird in der gemeinsamen Rücklauf- oder Leckageleitung8 über ein federbelastetes Ventil auf einen Bereich von 1,5 bis 2,5 bar eingestellt. Entsprechend der Ventilkennlinie kann bei wenig Injektorleckage der spezifizierte Gegendruck so nicht erreicht werden. Deshalb sind zwei oder mehr als federbelastete Ventile ausgebildete Strömungsbegrenzer14 ,15 , ggf.16 in Form einer Kaskadierung parallel zueinander in die Leckageleitung8 eingefügt, und zwar jeweils in Reihe mit einem Druckregelventil18 ,19 beziehungsweise mit einer Drossel19 . Die Strömungsbegrenzer weisen unterschiedliche Federkonstanten C1, C2 beziehungsweise Cx auf, so dass die Adaptionsschaltung den erforderlichen Leckagestrombereich abdeckt. Dies ist von Bedeutung, da die Kennlinie der Druckregelventile strömungsabhängig ist. - Aus
3 ist eine zweite Variante12b der Leckagegegendruck-Regeleinrichtung ersichtlich. Der Druck in der Leckageleitung8 wird von einem Sensor21 erfasst und an einen Druckregler22 übermittelt, der als Regelschaltung oder Regelalgorithmus ausgebildet ist. Der Druckregler22 regelt ein Druckregelventil23 , das den Leckagegegendruck steuert. - Bei beiden Varianten wird der Leckagegegendruck somit über eine Regeleinrichtung eingestellt, deren Charakteristik nicht durchflussabhängig ist.
- Durch Erzeugen von Schaltleckage wird der Leckagestrom angehoben. Mit der während eines Leerhubs gewonnenen Information kann im Wege einer Kleinstmengen- oder MFMA-Adaption zusätzlich Schaltleckage erzeugt werden. Durch eine Leerhuberkennung werden Piezoansteuerparameter ermittelt, mit denen der Injektor so gesteuert werden kann, dass Schaltleckage erzeugt wird, aber noch keine Einspritzung in den Brennraum erfolgt (siehe
DE 10 2004 044 450 B3 ). Damit können die Injektoren4 mit dem spezifizierten Leckagegegendruck betrieben werden. Alternativ wird durch eine sehr späte (Nach-)Einspritzung eine genügend große Leckagemenge sichergestellt. Unter Kleinstmenge wird hier eine Menge von etwa 0,5 bis 3 mg Kraftstoff pro Arbeitshub verstanden (siehe auch4 ). - Durch das Sicherstellen des korrekten Leckagegendruckes im Wege der Kleinstmengenadaption, kann auch bei leckagereduzierten Systemen die an den normalen Betriebszustand adaptierte Ansteuerzeitkorrektur eingesetzt werden.
- Aus
4 ist die Wirkung der erfindungsgemäßen Kleinstmengenadaption erkennbar. Aufgetragen ist eingespritzte Kraftstoffmenge in Milligramm pro Arbeitshub (mg/Stk) über der Ventil-Ansteuerzeit in msec und mit dem Leckagegegendruck als Parameter. Mit Zunahme des Leckagegendruckes – dargestellt sind Leckagegegendrücke von 1, 1.7 und 2.2 bar – nimmt die Einspritzmenge ab. - Bei dem aus
5 ersichtlichen Ablaufdiagramm eines bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffsystems abgearbeiteten Programms wird bei dem Start in einem Schritt - S1: die Kleinstmengenadaption aktiviert. In einem Schritt
- S2: wird der gewünschte Druck in dem Common-Rail
2 eingestellt. In einem Schritt - S3: wird abgefragt, ob der für den Soll-Gegendruck erforderliche Leckagestrom erreicht worden ist. Ist die Antwort nein, wird in einem Schritt
- S4: mindestens ein Injektor so gesteuert, dass der Leckagestrom angehoben wird. Danach erfolgt ein Rücksprung zu dem Schritt S3.
- – Ist die Antwort ja, so wird in einem Schritt
- S5: die Kleinstmengenadaption durchgeführt.
- Damit ist ein Programmdurchlauf beendet. Er wird zyklisch wiederholt.
- Zusammenfassend sei aufgeführt, dass das von der Erfindung gelöste Problem darin liegt, dass die Einspritzmenge vom Gegendruck in der Rücklaufleitung abhängig ist. Der Gegendruck stellt sich über ein Druckregelventil ein. Wenn die Leckagemenge zu gering ist, wird der Druck, bei dem das Ventil re geln würde, nicht erreicht. Leckagemengen ergeben sich aus einer Dauerleckage der Injektoren und aus einer Schaltleckage. Mit kleinerem Raildruck und kleinerer Einspritzmenge nimmt die Leckagemenge ab, zum Beispiel während der Kleinstmengenadaption bei niedrigem Raildruck.
- Der gewünschte Leckagegegendruck kann in einem geschlossenen Regelkreis überprüft werden, indem Testimpulse für die Kleinstmengenadaption aktiviert werden, und während dessen durch gezieltes Steuern der anderen Injektoren mehr Leckage erzeugt wird. Die von der Kleinstmengenadaption erkannte Menge ändert sich so lange, bis ein stabiler Gegendruck erreicht worden ist.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005058445 B3 [0002]
- - DE 102004044450 B3 [0020]
Claims (10)
- Verfahren zum Steuern der Kraftstoffzufuhr für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter (
3 ) über mindestens eine Kraftstoffpumpe (2 ) in eine Kraftstoff-Sammelleitung (4 ) und von dort über Kraftstoff-Injektoren (6 ) in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck (p) in der Kraftstoff-Sammelleitung (4 ) mit einem Drucksensor (7 ) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, – dass durch einen Sensor (11 ), der in einer die Kraftstoff-Injektoren (4 ) mit dem Behälter (6 ) verbindenden Rücklaufleitung (8 ) angeordnet ist, der Leckagengegendruck erfasst wird, und – dass durch eine in der Rücklaufleitung (8 ) angeordnete Regeleinrichtung (12 ) der Leckagestrom angehoben wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Adaptionsschaltung (
10 ) die Injektoren (4 ) gesteuert und damit der Leckagestrom angehoben wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Kaskadierung mehrerer Ventile (
14 ,15 ,18 ) eine Regelung des Leckagengegendrucks erreicht wird, die unabhängig von dem Kraftstoffdurchfluss ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Leckageleitung (
8 ) von einem Sensor (21 ) erfasst und an einen Druckregler (22 ) übermittelt wird, der ein Druckregelventil (23 ) regelt, das den Leckagegegendruck steuert. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Erhöhen des Leckagegendruckes die eingespritzte Menge Kraftstoff verringert wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass ein gewünschter Leckagegegendruck in einem geschlossenen Regelkreis überprüft wird, indem Testimpulse für die Kleinstmengenadaption aktiviert werden, und – dass während dessen durch gezieltes Steuern der anderen Injektoren mehr Leckage erzeugt wird, wobei die von der Kleinstmengenadaption erkannte Menge so lange geändert wird, bis ein stabiler Gegendruck erreicht worden ist.
- Kraftstoffsystem zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeug-Motors, bei dem der Kraftstoff aus einem Behälter (
3 ) über mindestens eine Kraftstoffpumpe (2 ) in eine Kraftstoff-Sammelleitung (4 ) und von dort über Kraftstoff-Injektoren (6 ) in Brennräume der Brennkraftmaschine eingespritzt wird und bei dem der Druck (p) in der Kraftstoff-Sammelleitung (4 ) mit einem Drucksensor (7 ) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, – dass in einer die Kraftstoff-Injektoren (4 ) mit dem Behälter (6 ) verbindenden Rücklaufleitung (8 ) ein den Leckagengegendruck erfassender Sensor (11 ) und eine den Leckagengegendruck regelnde Regeleinrichtung (12 ) angeordnet sind, und – dass durch Erzeugung von Schaltleckage der Leckagestrom in der Rücklaufleitung (8 ) angehoben wird. - Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung (
12 ) Bestandteil einer Adaptionsschaltung (10 ) ist, durch die der Leckagestrom angehoben wird und die Injektoren (4 ) gesteuert werden. - Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagegendruck-Regeleinrichtung (
12a ) in Form einer Kaskadierung mehrerer Ventile (14 ,15 ,18 ) ausgebildet ist, so dass eine von dem Kraftstoffdurchfluss unabhängige Regelung des Leckagengegendrucks erreicht wird. - Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Leckageleitung (
8 ) von einem Sensor (21 ) erfasst und an einen Druckregler (22 ) übermittelt wird, der ein Druckregelventil (23 ) regelt, das den Leckagegegendruck steuert.
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