DE102008043237A1 - High-pressure fuel pump for an internal combustion engine - Google Patents

High-pressure fuel pump for an internal combustion engine

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DE102008043237A1
DE102008043237A1 DE200810043237 DE102008043237A DE102008043237A1 DE 102008043237 A1 DE102008043237 A1 DE 102008043237A1 DE 200810043237 DE200810043237 DE 200810043237 DE 102008043237 A DE102008043237 A DE 102008043237A DE 102008043237 A1 DE102008043237 A1 DE 102008043237A1
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pressure fuel
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Berthold Pfuhl
Bernd Schroeder
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) für eine Brennkraftmaschine (9) mit Direkteinspritzung, mit einem Niederdruckbereich (12) und einer Mengensteuereinrichtung (28). The present invention relates to a high-pressure fuel pump (10) for an internal combustion engine (9) with direct injection, with a low pressure region (12) and a quantity control means (28). Die Mengensteuereinrichtung (28) umfasst ein Schaltventil, welches stromaufwärts von einem Einlassventil (22) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (10) angeordnet ist und eine erste Schaltstellung und mindestens eine zweite Schaltstellung aufweist, wobei sich die Schaltstellungen in ihrer Drosselwirkung unterscheiden. The amount control means (28) comprises a switching valve which is arranged upstream of an intake valve (22) of the high-pressure fuel pump (10) and having a first switch position and at least a second switching position, wherein the switching positions differ in their throttling action.

Description

  • Stand der Technik State of the art
  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung, eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm nach dem Oberbegriff des entsprechenden nebengeordneten Patentanspruchs. The invention relates to a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine with direct injection, a control and / or regulating device and a computer program according to the preamble of the corresponding coordinate claim.
  • Heutige Kraftstoffsysteme für Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung verfügen meist über eine mengengeregelte Kraftstoff-Hochdruckpumpe in einem Eingangsbereich (Niederdruckbereich), wobei die Mengenregelung im Wesentlichen durch eine drehzahlsynchrone Betätigung eines Einlassventils der Kraftstoff-Hochdruckpumpe erfolgt. Current fuel systems for internal combustion engines with direct injection tend to have a quantity-controlled high-pressure fuel pump in an input region (low-pressure region), wherein the amount control is essentially performed by a speed-synchronous actuation of an intake valve of the high-pressure fuel pump. Damit ist eine sehr genaue Mengenregelung möglich. Thus a very precise flow control is possible. Die Schaltzeiten der dazu verwendeten Mengensteuerventile sind aufgrund der drehzahlsynchronen Ansteuerung sehr kurz. The switching times of the amount of control valves used for this purpose are very short due to the speed-synchronous control. Weiterhin wird zur Mengenregelung ein Drucksensor in einem Hochdruckbereich eingesetzt. Furthermore, a pressure sensor is used in a high pressure region to the volume regulation. Eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung vergleicht einen Ist-Druck mit einem Soll-Druck im Hochdruckbereich und korrigiert bei Bedarf die Ansteuerung für das Mengensteuerventil. A control and / or regulating device compares an actual pressure with a desired pressure in the high pressure range and corrected if necessary for controlling the quantity control valve.
  • Aus der From the EP 0 299 337 A2 EP 0299337 A2 , . EP 0 837 986 B1 EP 0837986 B1 , . EP 0 974 008 B1 EP 0974008 B1 und and DE 196 12 413 A1 DE 196 12 413 A1 sind bereits Vorrichtungen zu einer Regelung des Kraftstoffdruckes bekannt. Devices to control the fuel pressure are already known. Aus der From the DE 103 27 411 A1 DE 103 27 411 A1 ist ein Druckbegrenzungsventil für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe bekannt. discloses a pressure relief valve for a high-pressure fuel pump.
  • Offenbarung der Erfindung Disclosure of the Invention
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen bzw. weiterzuentwickeln, die zuverlässig arbeitet und kompakt aufgebaut ist. The object of the invention is to provide a high pressure fuel pump for an internal combustion engine of the type mentioned or further, which operates reliably and is constructed compact. Außerdem soll die Kraftstoff-Hochdruckpumpe kostengünstig sein. In addition, the high-pressure fuel pump is to be cost-effective.
  • Die Aufgabe wird durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst, sowie mit einem Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Brennkraftmaschine, einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung und einem Computerprogramm nach den Merkmalen des jeweiligen nebengeordneten Patentanspruchs. The object is achieved by a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine having the features of claim 1 and a method for operating a high-pressure fuel pump for an internal combustion engine, a control and / or regulating device and a computer program according to the characteristics of the respective coordinate claim , Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. For the invention important characteristics are found also in the following description and in the drawing, the features may be important both alone and in various combinations for the invention, without this is indicated in each case explicitly. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen. Advantageous developments can be found in the dependent claims.
  • Durch die Erfindung wird das Kraftstoffsystem erheblich vereinfacht und kostengünstig. By the invention, the fuel system is substantially simplified and inexpensive. Im einfachsten Fall ist hierfür eine Mengensteuereinrichtung mit zwei Schaltstellungen ausreichend. In the simplest case, a lot of control device with two switching positions is sufficient. Die zwei Schaltstellungen repräsentieren im Regelfall eine Teilförderstellung mit abgeschwächtem, stärker gedrosselten Kraftstoff-Mengenfluss und eine Vollförderstellung mit einem im Wesentlichen ungehinderten bzw. ungedrosselten Kraftstoff-Mengenfluss. The two switching positions represent usually a partial conveying position at a slower, more throttled fuel flow amount and a full delivery position with a substantially unobstructed or unthrottled fuel mass flow. Die Realisation von mehr als zwei Stufen, bspw. für eine Kraftstoffförderung einer Kleinmenge, einer mittleren Teilmenge und einer Volllastmenge ist bei Bedarf möglich. The realization of more than two stages, eg. For a fuel delivery of a small amount, a middle subset and a full load amount is possible if necessary. Eine Regelung des Schalterventils geschieht durch einen einfach aufgebauten Regelkreis, der in Abhängigkeit einer leicht ermittelbaren Betriebsgröße aus dem Bereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ein Umschalten veranlasst. Control of the switch valve is done by a simply constructed loop which causes a switch in response to an easily ascertainable operating variable from the field of high-pressure fuel pump. So muss lediglich erkannt werden, ob in der stärker drosselnden Schaltstellung eine Fördermenge an Kraftstoff noch ausreichend ist oder ob auf eine weniger stark drosselnde Schaltstellung umgeschaltet werden muss. It must be recognized only if the stronger throttling switching position a delivery of fuel is still sufficient or if it must be switched to a less throttling switching position. Anderseits muss in der weniger starke drosselnden Schaltstellung erkannt werden, dass die Fördermenge an Kraftstoff bei Teilförderung für den aktuellen Betrieb ausreichend ist und damit auf die stärker drosselnde Schaltstellung umgeschaltet werden kann. On the other hand, must be detected in the less strong throttling switching position that the flow of fuel at part promotion for the current operating is sufficient and can be thus switched to the more throttling switching position. Diese Entscheidungen können in einer einfach zu konfigurierenden und somit preiswerten Steuer- und/oder Regeleinrichtung getroffen werden. These decisions can easily configurable in one and thus inexpensive control and / or regulating device to be made.
  • Es wird vorgeschlagen, dass das Schaltventil eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung umfasst. It is proposed that the switching valve comprises an electromagnetic actuator. Die Betätigung des Schaltventils über einen Aktor eines Elektromagneten stellt eine zuverlässige und preiswerte Lösung dar. Dabei kann dem Schaltventil für jede Bewegungsrichtung ein Elektromagnet zugeordnet sein; The operation of the switching valve via an actuator of an electromagnet provides a reliable and inexpensive solution In this case, the switching valve for each direction of movement, a solenoid associated with it.; es kann aber auch nur ein Elektromagnet bei einem Einschalten gegen eine Federkraft einer Feder arbeiten und anschließend nach einem Abschalten die Federkraft den Aktor wieder in die Ausgangslage zurückführen. but it can also just an electromagnet work at power against a spring force of a spring and then return the actuator back into the starting position after switching off the spring force. Bei einer Mengensteuereinrichtung mit zwei Schaltstellungen ist diese Lösung besonders vorteilhaft. At a level controller with two switching positions, this solution is particularly advantageous. Da die Umschaltung vergleichsweise langsam ausgeführt werden kann, gibt es lediglich geringe Anforderungen an die Schaltzeit, die über das Schaltventil mit Elektromagnet hinreichend gelöst werden kann. Because the switching can be made comparatively slow, there is only slight requirements on the switching time can be sufficiently achieved via the switching valve with an electromagnet. Damit kann sowohl das Schaltventil als auch eine zugehörige elektrische Endstufe relativ einfach aufgebaut sein. Thus, both the switching valve and an associated electrical output stage can be relatively simple. Auch das ist kostensenkend und spart Bauraum. This too is lowers costs and saves space. Da das Umschalten nur sporadisch mit geringer Schaltgeschwindigkeit erfolgt, ist die Geräuschentwicklung durch das Schalten gering. Since the switching occurs only sporadically with low switching speed, the noise level is low by the switching.
  • Weiter wird vorgeschlagen, dass das Schaltventil im unbetätigten Zustand in der Schaltstellung mit der geringsten Drosselwirkung ist. It is further proposed that the switching valve in the unactuated state in the switching position with the lowest throttle action is. Bspw. For example. kann im Fehlerfalle eine Unterbrechung der Ansteuerleitung zum Schaltventil auftreten. there may be a break in the control the switching valve in case of failure. Auch ein Ausfall der Endstufe in einem Steuergerät ist möglich. Also, a failure of the power amplifier in a control unit is possible. Bei diesen Fehlerfällen ist eine Ansteuerung des Schaltventils nicht mehr möglich, es ist ”unbetätigt” bzw. ”stromlos”. In these cases, error control of the switching valve is no longer possible, it is "unconfirmed" and "de-energized". Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist trotz eines solchen Fehlers immer noch ein (Not-)Betrieb der Brennkraftmaschine möglich. The inventive measure an (emergency) is still operating the internal combustion engine possible, in spite of such an error.
  • Alternativ hierzu wird vorgeschlagen, dass das Schaltventil im unbetätigten Zustand in einer Schaltstellung mit erhöhter Drosselwirkung ist. Alternatively, it is proposed that the switching valve in the unactuated state is in a switching position with increased throttle effect. Liegt ein Fokus beim Betreiben der Kraftstoff-Hochdruckpumpe auf einer Verbrauchsoptimierung in der Brennkraftmaschine, so muss bei dem oben beschriebenen Fehlerfall neben der mechanischen Antriebsleitung der Hochdruckpumpe auch die elektrische Leistung des Schaltventils berücksichtigt werden. If a focus during operation of the high-pressure fuel pump on a consumption optimization in the internal combustion engine, so the electric power of the switching valve needs to be taken into account in the above-described error occurs in addition to the mechanical drive line of the high pressure pump. Wird die Brennkraftmaschine nämlich vornehmlich bei Teillast betrieben, (und das ist bei einer durchschnittlichen Fahrweise überwiegend der Fall), kann durch die vorgeschlagene Maßnahme der Energieverbrauch gesenkt werden. If the internal combustion engine that is operated primarily at part load, (which is predominantly at an average driving style of the case), the power consumption can be reduced by the proposed measure.
  • Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass die Drosselwirkung in einer Schaltstellung so ausgelegt ist, dass sie einen Volumenstrom von ungefähr 10–20% des maximalen Volumenstroms ermöglicht. In addition thereto, it is proposed that the throttle effect is designed in a switching position so that it allows a flow of about 10-20% of the maximum volume flow. Die Auslegung der Drosselwirkung in der Teilförderstellung sollte derart erfolgen, dass die Antriebsleistung der Kraftstoff-Hochdruckpumpe für einen bestimmten Betriebszyklus in Summe minimal wird. The design of the throttle effect in the part conveying position should be such that the driving power of the high-pressure fuel pump for a particular operation cycle in sum is minimal. Bei Kraftfahrzeugen kann dazu z. That in automobiles can be,. B. ein MVEG-Zyklus (Europäischer Fahrzyklus für Emissions- und Verbrauchsmessungen auf Rollenprüfständen) zugrunde gelegt werden. As the Group uses a MVEG cycle (European driving cycle for emission and consumption measurements on chassis dynamometer). Gemäß dieses Zyklus wird im Mittel nur etwa 10 bis 20 Prozent der maximalen Fördermenge der Hochdruckpumpe benötigt und repräsentiert somit ein Dimensionierungs-Optimum. According to this cycle, only about 10 to 20 percent of the maximum delivery rate of the high-pressure pump is needed in the middle and thus represents a dimensioning optimum. Durch die genannte Auslegung der Drosselwirkung kann in dieser Schaltstellung ein großer Teil der Betriebszeit der Brennkraftmaschine optimal abgedeckt werden. By the said interpretation of the throttling effect in this switching position, a large part of the operating time of the engine can be optimally covered.
  • Vorteilhaft ist auch, wenn die Kraftstoff-Hochdruckpumpe ein Druckregelventil umfasst, welches einen Hochdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit einem Niederdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe verbindet und so den Druck im Hochdruckbereich wenigstens im Wesentlichen konstant halten kann. It is also advantageous if the high-pressure fuel pump comprises a pressure regulating valve which connects a high-pressure region of the high-pressure fuel pump having a low pressure region of the high-pressure fuel pump and so can maintain substantially constant the pressure in the high pressure region at least. Im Normalbetrieb kann in beiden Stellungen des Schaltventils die Fördermenge der Hochdruckpumpe größer als der Mengenbedarf der Brennkraftmaschine sein. In normal operation, in two positions of the switching valve, the delivery rate of the high-pressure pump may be greater than the amount of demand of the internal combustion engine. Um Schäden von der Kraftstoff-Hochdruckpumpe und insbesondere an einer Kraftstoffsammelleitung zu vermeiden, wird die überschüssige Menge an Kraftstoff durch das vorgeschlagene Druckregelventil vom Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich zurückgeführt. To prevent damage of the high-pressure fuel pump, and more particularly to a fuel manifold, the excess amount of fuel through the proposed pressure regulating valve from the high pressure region is returned to the low pressure region. Der Druck in der Kraftstoffsammelleitung hängt also im Wesentlichen von einem Öffnungsdruck des Druckregelventils ab. The pressure in the fuel manifold thus depends essentially on an opening pressure of the pressure control valve.
  • Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass das Druckregelventil rein mechanisch/hydraulisch arbeitet, vorzugsweise ein Rückschlagventil ist. In addition, it is proposed that the pressure regulating valve / purely mechanical hydraulically, preferably a check valve. Dies ist eine besonders preisgünstige, aber effektiv arbeitende Lösung, da ein Drucksensor und eine Auswertung der Drucksensorsignale in einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung damit entfallen kann. This is a particularly inexpensive but effective working solution as a pressure sensor and an evaluation of the pressure sensor signals in a control and / or regulating device can be dispensed with. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ansteuerung des Schaltventils von einem Signal eines Drucksensors, welcher einen im Hochdruckbereich herrschenden Druck erfasst und/oder einer Ansteuerzeit mindestens eines Einspritzventils abhängt. It is further suggested that the activation of the switching valve from a signal of a pressure sensor which detects a prevailing in the high pressure region and / or a driving time is dependent of at least one injection valve. Bei einem Druckabfall im Hochdruckbereich der Kraftstoff-Hochdruckpumpe muss eine IST-Ansteuerzeit des Einspritzventils verlängert werden, um die für eine optimale Verbrennung eines Kraftstoff-/Luftgemisches benötigte Kraftstoffmenge in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine einspritzen zu können. At a pressure drop in the high pressure region of the high-pressure fuel pump, an actual driving time of the injector must be extended in order to inject an optimum combustion of a fuel / air mixture required amount of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. Bei einem Druckanstieg im Hochdruckbereich ist die IST-Ansteuerzeit entsprechend verkürzt. With an increase in pressure in the high pressure range, the actual drive time is shortened accordingly. Die Ansteuerzeit kann somit als Kenngröße für den Druck im Hochdruckbereich angesehen werden. The activation time can thus be regarded as a characteristic for the pressure in the high pressure range. Das Überschreiten eines vorgegebenen oberen oder unteren Grenzwertes der Ansteuerzeit (SOLL-Ansteuerzeit) ist damit ein Indiz für die Umschaltung, wodurch bewirkt wird, dass im Niederdruckbereich die Fördermenge an Kraftstoff den Ermittlungen im Hochdruckbereich angepasst wird. The exceeding of a predetermined upper or lower limit value of the activation time (SET-activation time) is thus an indication of the change, thereby causing the flow rate is adjusted to fuel the investigation at high pressure in the low pressure area. Dabei ist die Ansteuerzeit eine bekannte Betriebsgröße in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung und kann leicht ausgewertet werden. The drive time is a known operating variable in the control and / or regulating device and can be easily evaluated. Dadurch kann ein Umschaltzeitpunkt für das Schaltventil leicht und ohne viel Aufwand ermittelt werden. This can be determined easily and without much effort a switching time for the switching valve. Der Druck im Hochdruckbereich kann allerdings auch durch einen Sensor ermittelt werden und anschließend in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit einem oberen und unteren Druck-Grenzwert verglichen werden. The pressure in the high pressure region, however, can also be determined by a sensor and then compared in the control and / or regulating device having an upper and lower pressure limit value.
  • Ergänzend hierzu wird vorgeschlagen, dass die Ansteuerung des Schaltventils von einer Pumpendrehzahl, einem Vorförderdruck und/oder einer Kraftstoff-Temperatur abhängt. In addition thereto, it is proposed that the control of the switching valve depending on a pump speed, a prefeed pressure and / or a fuel temperature. Die Auswertung dieser Betriebsgrößen ermöglicht eine noch präzisere Umschaltung des Schaltventils, wodurch Energie gespart und Kraftstoff und Emissionen reduziert werden. The evaluation of these operating variables allows more precise switching of the switching valve, thereby saving energy and fuel consumption and emissions are reduced.
  • Kurzbeschreibung der Figuren BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
  • Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft erläutert. An exemplary embodiment of the invention is explained by way of example with reference to FIGS. Es zeigen: Show it:
  • 1 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoff-Einspritzsystems; a schematic representation of an inventive fuel injection system;
  • 2 2 eine schematische Darstellung des Schaltventils aus a schematic representation of the switching valve from 1 1 ; ; und and
  • 3 3 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens. a flow chart of the inventive method.
  • Detaillierte Beschreibung Detailed description
  • 1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftstoffsystems shows a schematic representation of a fuel system 8 8th für eine Brennkraftmaschine for an internal combustion engine 9 9 mit einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe with a high-pressure fuel pump 10 10 . , Das Kraftstoffsystem The fuel system 8 8th ist, wie noch ausgeführt werden wird, in einen in is, as will be executed in one in 1 1 linkerhand gezeigten Niederdruckbereich left hand shown low pressure area 12 12 und einen rechterhand gezeigten Hochdruckbereich and a high-pressure region shown on the right hand 14 14 unterteilt. divided. Eine im Niederdruckbereich A low pressure area 12 12 angeordnete Vorförderpumpe arranged prefeed 16 16 pumpt Kraftstoff von einem Kraftstoffvorratsbehälter pumping fuel from a fuel tank 18 18 über eine Niederdruckleitung a low-pressure line 20 20 mit einem Vorförderdruck zu einem Einlassstutzen with a prefeed pressure to an inlet nozzle 22 22 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe the high-pressure fuel pump 10 10 . , In der Kraftstoff-Hochdruckpumpe In the high-pressure fuel pump 10 10 sind in dem Niederdruckbereich are in the low pressure region 12 12 ein Filter a filter 24 24 und ein Druckdämpfer and a pressure damper 26 26 angeordnet. arranged. Der Druckdämpfer The pressure damper 26 26 dämpft in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe attenuates in the high-pressure fuel pump 10 10 entstehende Pulsationen niederdruckseitig und sorgt für einen hohen Liefergrad auch bei hohen Dreh- und Nockenzahlen. resulting pulsations low-pressure side and ensures a high volumetric efficiency even at high rotary and cam numbers.
  • Über ein Schaltventil Via a switching valve 28 28 und nachfolgend ein Einlassventil and subsequently an inlet valve 30 30 wird der Kraftstoff in einen Arbeitsraum the fuel is in a working space 32 32 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe the high-pressure fuel pump 10 10 angesaugt. sucked. Das Schaltventil The switching valve 28 28 wird später näher beschrieben. is described in more detail later. Das Volumen des Arbeitsraumes The volume of the working space 32 32 hängt von der Stellung eines Pumpenkolbens depends on the position of a pump piston 34 34 in einem Pumpenzylinder in a pump cylinder 36 36 ab. from. Während einer Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens During a downward movement of the pump piston 34 34 wird der Arbeitsraum is the working space 32 32 vergrößert, wodurch Kraftstoff angesaugt wird. increased, whereby fuel is sucked in. Während der Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens During the upward movement of the pump piston 34 34 wird der Kraftstoff hoch verdichtet und über ein Auslassventil the fuel is highly compressed and an outlet 38 38 und einen zum Hochdruckbereich and one for the high pressure range 14 14 gehörenden Auslassstutzen belonging outlet 40 40 über eine Hochdruckleitung a high-pressure line 42 42 weiter in ein Rail further into a rail 44 44 gefördert. promoted. An das Rail To the rail 44 44 sind Einspritzventile are injectors 46 46 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in Brennräume connected to the fuel directly into combustion chambers 48 48 der Brennkraftmaschine the internal combustion engine 9 9 einspritzen. inject.
  • Da in einem Normalbetrieb die Fördermenge der Kraftstoff-Hochdruckpumpe Since in a normal operation, the delivery rate of the high-pressure fuel pump 10 10 größer als die von den Einspitzventilen greater than that of the Einspitzventilen 46 46 eingespritzte Kraftstoffmenge sein kann, wird die nicht benötigte Kraftstoffmenge vom Hochdruckbereich injected fuel quantity may be, the unnecessary amount of fuel from the high pressure area 14 14 über ein Druckregel- bzw. Druckbegrenzungsventil a pressure control or pressure limiting valve 50 50 wieder in den Niederdruckbereich back into the low pressure area 12 12 zurückgeführt. recycled. Das Druckbegrenzungsventil The pressure relief valve 50 50 kann bspw. als Rückschlagventil ausgestaltet sein. may be configured as a check valve for example.. Der Druck im Hochdruckspeicher The pressure in the high pressure accumulator 44 44 entspricht dann im Wesentlichen dem Öffnungsdruck des Druckbegrenzungsventils then substantially corresponds to the opening pressure of the relief valve 50 50 . , Das Druckbegrenzungsventil The pressure relief valve 50 50 ist über eine Hochdruckleitung is a high-pressure line 52 52 mit dem Hochdruckbereich with the high-pressure region 14 14 und über eine Niederdruckleitung and a low-pressure line 54 54 mit dem Niederdruckbereich with the low-pressure region 12 12 verbunden. connected. Auch im Hochdruckbereich Even at high pressure 14 14 entstehen insbesondere bei Verwendung von Ein-Zylinder-Pumpen Pulsationen, wobei Mehr-Zylinder-Pumpen auch im Einsatz sind aber in einem geringeren Maße Pulsationen erzeugen. arise in particular when using a single-cylinder pump pulsations, said multi-cylinder pumps as well as in use to a lesser extent generate pulsations. Die Pulsationen beeinflussen die Druckregelfunktion negativ. The pulsations affect the pressure control function negatively. Zur Entkoppelung kann eine Drossel For decoupling, a choke 56 56 hydraulisch vor (stromaufwärts) dem Druckbegrenzungsventil hydraulically before (upstream) the pressure relief valve 50 50 angeordnet werden, wodurch die Pulsationen vor dem Druckbegrenzungsventil are arranged, whereby the pulsations upstream of the pressure limiting valve 50 50 gedämpft werden. are attenuated.
  • Der Pumpenkolben The pump piston 34 34 wird über einen Nocken is via a cam 58 58 angetrieben, der von der Brennkraftmaschine driven by said internal combustion engine 9 9 angetrieben wird – beispielsweise über eine Nocken- oder Kurbelwelle (nicht dargestellt). is driven - for example via a camshaft or crankshaft (not shown). Der Nocken the cam 58 58 kann auch Teil der Nocken- oder Kurbelwelle sein. can also be part of the camshaft or crankshaft. Eine Abdichtung des Pumpenkolbens A seal of the pump piston 34 34 zum Nocken to the cam 58 58 erfolgt über ein Dichtelement via a sealing element 60 60 . , Eine Kolbenleckage, die im Spalt zwischen dem Pumpenkolben A piston leakage, which in the gap between the pump piston 34 34 und dem Pumpenzylinder and the pump cylinder 36 36 entsteht, wird über eine Rückführleitung arises, is a return line 62 62 in den Niederdruckbereich in the low pressure area 12 12 zurückgeführt. recycled.
  • Eine Steuereinheit A control unit 64 64 steuert die Schaltfunktion des Schaltventils controls the switching function of the switching valve 28 28 über eine Steuerleitung via a control line 66 66 . , Ferner werden über Steuerleitungen Furthermore, through control lines 68 68 die Einspritzventile the injectors 46 46 angesteuert (in actuated (in 1 1 ist zur Vereinfachung nur eine Leitung for simplicity only one line 68 68 dargestellt). shown). Die Brennkraftmaschine The internal combustion engine 9 9 umfasst weiterhin einen Drehzahlgeber further comprising a speed sensor 70 70 , der die Drehzahl einer nicht gezeigten Kurbelwelle erfasst, und einen Temperatursensor That detects the rotational speed of a crankshaft, not shown, and a temperature sensor 72 72 , der eine Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Zylinderkopftemperatur oder eine Kühlwassertemperatur, erfasst. That detects an operating temperature of the internal combustion engine, for example, a cylinder head temperature, or a cooling water temperature. Ein Computerprogramm zur Durchführung der Steuerung des Schaltventils A computer program for performing control of the switching valve 28 28 ist auf einem Speichermedium is on a storage medium 74 74 gespeichert, das sich in der Steuereinheit stored, located in the control unit 64 64 befindet. located.
  • Der detaillierte Aufbau und die Funktion des Schaltventils The detailed structure and function of the switching valve 28 28 wird mit will with 2 2 näher erläutert. explained. Auf der linken Seite ist das Schaltventil On the left side is the switching valve 28 28 in einer Schaltstellung ”Teilförderung”, auf der rechten Seite in einer Schaltstellung ”Vollförderung” dargestellt. shown in a switching position "partial assistance" on the right in a switching position "full delivery". Das Schaltventil The switching valve 28 28 umfasst im Wesentlichen einen Aktor basically comprises an actuator 76 76 , der ein Schaltelement Which a switching element 78 78 bewegt, und ein Federelement moved, and a spring element 80 80 . , Der Aktor the actuator 76 76 kann beispielsweise als ein Elektromagnet ausgebildet sein oder zumindest elektromagnetisch betrieben werden und im bestromten Zustand gegen das Federelement may for example be formed as a solenoid or at least be operated electromagnetically and in the energized state against the spring element 80 80 arbeiten. work. Das Schaltelement The switching element 78 78 weist in has in 2 2 in einem unteren Bereich einen Durchlass mit einer Drossel in a lower portion of a passage with a throttle 82 82 für die Teilförderung auf. for part-funding. Darüber ist in Furthermore, in 2 2 für eine im Wesentlichen unbeeinflusste Vollförderung ein Durchlass for substantially unaffected full promote a passage 84 84 angeordnet. arranged.
  • Als Kenngröße zur Identifikation für die Notwendigkeit eines Umschaltens des Schaltventils The indicator for the identification of the need of switching the switching valve 28 28 wird eine Ansteuerzeit für die Betätigung der Einspritzventile a driving time for the actuation of the injection valves 46 46 herangezogen. used. Es könnte auch ein durch einen nicht gezeigten Sensor ermittelter Druck im Rail It could also be a determined by a sensor not shown pressure in the rail 44 44 verwendet werden. be used. Bei einem Druckabfall im Hochdruckbereich At a pressure drop in the high pressure range 14 14 der Kraftstoff-Hochdruckpumpe the high-pressure fuel pump 10 10 muss eine IST-Ansteuerzeit des Einspritzventils must be an actual drive time of the injector 46 46 verlängert werden, um die für eine optimale Verbrennung eines Kraftstoff-/Luftgemisches benötigte Kraftstoffmenge in den Brennraum be extended to the amount of fuel needed for optimum combustion of a fuel / air mixture into the combustion chamber 48 48 der Brennkraftmaschine the internal combustion engine 9 9 einspritzen zu können. to inject. Bei einem Druckanstieg im Hochdruckbereich With an increase in pressure in the high pressure area 14 14 wird die IST-Ansteuerzeit entsprechend verkürzt. the actual drive time is shortened accordingly. Das Überschreiten eines vorgegebenen oberen oder unteren Grenzwertes der Ansteuerzeit (SOLL-Ansteuerzeit) ist damit ein Indiz für die Umschaltung, wodurch bewirkt wird, dass die Fördermenge an Kraftstoff im Niederdruckbereich den Bedingungen im Hochdruckbereich angepasst wird. The exceeding of a predetermined upper or lower limit value of the activation time (SET-activation time) is thus an indication of the change, thereby causing the flow rate is adjusted to fuel in the low-pressure region to the conditions in the high pressure range.
  • 3 3 zeigt ein Flussdiagramm mit dem Ablauf des Verfahrens, insbesondere des Verfahrens zu einer Adaption eines Umschaltzeitpunktes des Schaltventils shows a flow diagram showing the sequence of the method, particularly the method to an adaptation of a switching timing of the switching valve 28 28 . , Das Verfahren ist in einem Computerprogramm, das in der Steuereinheit The process is in a computer program stored in the control unit 64 64 abläuft, implementiert. expires implemented. In der Abfrage In the query 100 100 wird festgestellt, ob das Schaltventil it is determined whether the switching valve 28 28 in Teilförderung arbeitet (Schaltstellung in promoting part (switching position operates 82 82 ). ). Ist dies der Fall, wird in If this is the case in 110 110 auf ein Ansteigen eines Kraftstoffmengenbedarfs in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe to an increase of an amount of fuel consumption in the high-pressure fuel pump 10 10 detektiert, beispielsweise werden die IST-Ansteuerzeiten der Einspritzventile detected, for example, the actual activation times of the injectors 46 46 erfasst und ausgewertet. recorded and evaluated. In In 120 120 wird abgefragt, ob die aktuelle IST-Ansteuerzeit einen vorgegebenen oberen SOLL-Grenzwert überschritten hat. it is determined whether the current actual actuation time has exceeded a predetermined upper target limit. Ist dies der Fall, so wird in If this is the case, then in 130 130 das Schaltventil the switching valve 28 28 auf Vollförderung (Schaltstellung to full delivery (switching position 84 84 ) umgeschaltet. ) Switched. Ist dies nicht der Fall, so werden die nächsten IST-Ansteuerzeiten mit dem SOLL-Grenzwert verglichen. If this is not the case, then the next actual activation times are compared with the SET limit.
  • Wird in der Abfrage Is in the query 100 100 festgestellt, dass das Schaltventil found that the switching valve 28 28 bereits in Vollförderung (Schaltstellung already in full production (switch position 84 84 ) arbeitet, so wird in ) Operates, it is in 140 140 auf eine Verminderung des Kraftstoffmengenbedarfs in der Kraftstoff-Hochdruckpumpe to a reduction of the amount of fuel consumption in the high-pressure fuel pump 10 10 detektiert, wiederum durch Erfassen und Auswerten der IST-Ansteuerzeiten der Einspritzventile detected, again by recording and evaluating the actual activation times of the injectors 46 46 . , In In 150 150 wird abgefragt, ob die aktuelle IST-Ansteuerzeit einen vorgegebenen unteren SOLL-Grenzwert unterschritten hat. it is determined whether the current actual actuation time has fallen below a predetermined lower set limit. Ist dies der Fall, so wird in If this is the case, then in 160 160 das Schaltventil the switching valve 28 28 auf Teilförderung (Schaltstellung to promote part (switching position 82 82 ) umgeschaltet. ) Switched. Ist dies nicht der Fall, so werden die nächsten IST-Ansteuerzeiten mit dem SOLL-Grenzwert verglichen. If this is not the case, then the next actual activation times are compared with the SET limit. Nach einer Umschaltung wird in After a switch is in 170 170 der Umschaltzeitpunkt in der Steuereinheit the switching time in the control unit 64 64 abgespeichert. stored. Bei der Ermittlung des Umschaltzeitpunktes werden Einflüsse weiterer Betriebsgrößen, wie eine Motordrehzahl, ein Vorförderdruck und eine Kraftstofftemperatur in dem Computerprogramm der Steuereinheit In determining the switchover time influences further operating variables such as engine speed, a prefeed pressure and a fuel temperature in the computer program of the control unit 64 64 berücksichtigt. considered. Zusätzliche, weitere Betriebsgrößen, die den Druck im Hochdruckbereich Additional, more operational variables that the pressure in the high pressure range 14 14 oder den Kraftstoffmengenbedarf beeinflussen sind durchaus denkbar und können in weiteren Ausführungsbeispielen berücksichtigt werden. or correcting amount of fuel needs are quite feasible and can be included in other embodiments.
  • Um festzustellen, ob die Kraftstoff-Hochdruckpumpe To determine whether the high-pressure fuel pump 10 10 dann, wenn das Schaltventil in der Schaltstellung when the switching valve in the switching position 82 82 (Teilförderung) ist, genügend Kraftstoff fördert, kann auch die IST-Leistung bzw. das IST-Drehmoment bzw. dessen Verlauf und/oder eine IST-Drehzahl ausgewertet werden. (Part support) is, promotes enough fuel, the actual power and the actual torque or the course and / or an actual rotational speed can be evaluated. Wird ein Leistungsabfall festgestellt, und kann aufgrund einer geeigneten Auswertung dieser Leistungsabfall einer ungenügenden Kraftstoffförderung zugeordnet werden, kann dies als Umschaltkriterium auf Vollförderung (Schaltstellung Where there is a loss of power, and can be assigned on the basis of an appropriate evaluation of this performance degradation of an insufficient fuel delivery, this can be as a switching (full-promoting switch position 84 84 ) verwendet werden. ) be used.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Claims (12)

  1. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) für eine Brennkraftmaschine ( ) (For an internal combustion engine 9 9 ) mit Direkteinspritzung, mit einem Niederdruckbereich ( ) With direct injection (with a low-pressure region 12 12 ) und einer Mengensteuereinrichtung ( ) And a quantity-control device ( 28 28 ), dadurch gekennzeichnet , dass die Mengensteuereinrichtung ( ), Characterized in that the quantity control means ( 28 28 ) ein Schaltventil umfasst, welches stromaufwärts von einem Einlassventil ( ) Comprises a switching valve, which upstream (from an inlet valve 22 22 ) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( () Of the high-pressure fuel pump 10 10 ) angeordnet ist und eine erste Schaltstellung und mindestens eine zweite Schaltstellung aufweist, wobei sich die Schaltstellungen in ihrer Drosselwirkung unterscheiden. ) And having a first switch position and at least a second switching position, wherein the switching positions differ in their throttling action.
  2. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil ( ) According to claim 1, characterized in that the switching valve ( 28 28 ) eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung ( ) An electromagnetic actuator ( 76 76 ) umfasst. ) Includes.
  3. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil ( ) According to one of claims 1 or 2, characterized in that the switching valve ( 28 28 ) im unbetätigten Zustand in der Schaltstellung mit der geringsten Drosselwirkung ist. ) Is in the switching position with the smallest throttling action in the unactuated state.
  4. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil ( ) According to one of claims 1 or 2, characterized in that the switching valve ( 28 28 ) im unbetätigten Zustand in einer Schaltstellung mit erhöhter Drosselwirkung ist. ) Is in a switching position with increased throttle effect in the unactuated state.
  5. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselwirkung in einer Schaltstellung so ausgelegt ist, dass sie einen Volumenstrom von ungefähr 10–20% des maximalen Volumenstroms ermöglicht. ) According to one of the preceding claims, characterized in that the throttle effect is designed in a switching position so that it allows a flow of about 10-20% of the maximum volume flow.
  6. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Druckregelventil ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that it (a pressure regulating valve 50 50 ) umfasst, welches einen Hochdruckbereich ( ) Comprises which comprises (a high-pressure region 14 14 ) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( () Of the high-pressure fuel pump 10 10 ) mit einem Niederdruckbereich ( ) (With a low-pressure region 12 12 ) der Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( () Of the high-pressure fuel pump 10 10 ) verbindet und so den Druck im Hochdruckbereich ( ) Connects, and so the pressure in the high pressure region ( 14 14 ) wenigstens im Wesentlichen konstant halten kann. ) Can keep at least substantially constant.
  7. Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( High-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckregelventil ( ) According to claim 6, characterized in that the pressure regulating valve ( 50 50 ) rein mechanisch/hydraulisch arbeitet, vorzugsweise ein Rückschlagventil ist. ) / Works hydraulically purely mechanically, preferably a check valve.
  8. Verfahren zum Betreiben einer Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( Method for operating a high-pressure fuel pump ( 10 10 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Schaltventils ( ) According to one of the preceding claims, characterized in that the drive of the switching valve ( 28 28 ) von einem Signal eines Drucksensors, welcher einen im Hochdruckbereich herrschenden Druck erfasst und/oder einer Ansteuerzeit mindestens eines Einspritzventils ( ) (By a signal of a pressure sensor which detects a prevailing in the high pressure region and / or a drive time of at least one injection valve 46 46 ) abhängt. ) Depends.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil ( A method according to claim 8, characterized in that the switching valve ( 28 28 ) von einer stärker drosselnden Schaltstellung in eine weniger stark drosselnde Schaltstellung umgeschaltet wird, wenn die Ansteuerzeit des Einspritzventils ( ) Is switched from a stronger throttling shift position into a less strong throttling switching position when the driving time of the injector ( 46 46 ) einen Grenzwert überschreitet. ) Exceeds a limit value.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerung des Schaltventils ( Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the drive of the switching valve ( 28 28 ) von einer Pumpendrehzahl, einem Vorförderdruck und/oder einer Kraftstoff-Temperatur abhängt. ) Depends on a pump speed, a prefeed pressure and / or a fuel temperature.
  11. Steuer- und/oder Regeleinrichtung ( Control and / or regulating device ( 64 64 ) für eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe ( ) (For a high-pressure fuel pump 10 10 ), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 programmiert ist. ), Characterized in that it is programmed for use in a method according to any one of claims 8 to 10 degrees.
  12. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10 programmiert ist. Computer program, characterized in that it is programmed for use in a method according to any one of claims 8 to 10 degrees.
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