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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung und einem Verfahren zur
Steuerung einer Vorförderpumpe bei einer Brennkraftmaschine.
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Aus
der
DE 10148 222 ist
ein Verfahren und ein Vorrichtung zur Steuerung einer Vorförderpumpe bekannt.
Die Vorförderpumpe fördert unter gegebenen Randbedingungen
eine bestimmte Kraftstoffmenge mit einem bestimmten Druck. Der Druck
und das gefördertem Volumen sind dabei unter anderem vom
Hydrauliksystem abhängig.
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Solche
Vorförderpumpen werden insbesondere in Verbindung mit einem
sogenannten Common-Rail-System eingesetzt. Bei einem solchen Common-Rail-System
fördert die Vorförderpumpe den Kraftstoff von
einem Vorratsbehälter und stellt den Kraftstoff einer Hochdruckpumpe
bereit. Um einen ordnungsgemäßen Betrieb der Hochdruckpumpe
und der übrigen Komponenten des Einspritzsystems sicherzustellen,
ist üblicherweise vorgesehen, dass durch Vorförderpumpe
im Zwischenraum zwischen der Vorförderpumpe und der Hochdruckpumpe
einen bestimmten Druck eingestellt wird. Besonders vorteilhaft ist
es, wenn der Druck zwischen der Vorförderpumpe und der
Hochdruckpumpe auf einen vorgegebenen Wert eingeregelt wird, d.
h. dass der Wert gemessen und mit einem Sollwert verglichen wird.
Abhängig von diesem Vergleich wird entweder die Vorförderungspumpe
oder ein anderer Steller entsprechend angesteuert, damit der Druck
einen vorgegebenen Wert einnimmt.
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Üblicherweise
ist die Vorförderpumpe so ausgelegt, dass sie in allen
Betriebsbedingungen der Hochdruckpumpe eine entsprechende Kraftstoffmenge
bereitstellen kann. Üblicherweise ist auch der Sollwert
so vorgegeben, dass die Kraftstoffmenge, die von der Vorförderpumpe
bereitgestellt wird, ausreicht, um eine entsprechende Kraftstoffmenge
in der Brennkraftmaschine über die Injektoren zuzumessen.
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Häufig
werden bei Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme eingesetzt.
Bei einem solchen Abgasnachbehandlungssystem kann es sich beispielsweise
um ein sogenanntes HCI-System handeln. Bei einem solchen HCI-System
wird in bestimmten Betriebszuständen Kraftstoff direkt
in den Kraftstofftrakt eingebracht. Diese Betriebszustände werden
im folgenden auch als Sonderbetriebszustand bezeichnet. Dieser Kraftstoff
reagiert dann im Abgastrakt insbesondere in einem Katalysator, der Stickoxide
durch Reaktion in unschädliche Produkte umsetzt. Dieser
zusätzliche Kraftstoff wird üblicherweise an der
Druckseite der Vorförderpumpe, d. h. zwischen der Vorförderpumpe
und der Hochdruckpumpe dem Gesamtsystem entnommen und dem Abgastrakt
zugeführt. Ein solches HCI-System benötigt in
der Regel einen Druck, der oberhalb des Drucks eines normalen Niederdruckkreislaufes
liegt. Aus diesem Grund wird bei der Verwendung einer mechanisch
angetriebenen Zahnradförderpumpe zusätzlichen
Maßnahmen durchgeführt, die gewährleisten,
dass der Druck erhöht wird. Dies kann beispielsweise durch
eine zusätzliche Drossel oder ein stärker vorgespanntes
Kaskadenüberströmventil realisiert werden. Durch
solche Maßnahmen erfolgt die Erhöhung des Gegendrucks über
die gesamte Lebensdauer des Systems. Ferner führt dies
zwangsweise zu einer Verschlechterung des Gesamtwirkungsgrads des
Systems, da die Vorförderpumpe ständig einen höheren
Druck bereitstellen muss.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteil der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße
Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs
hat demgegenüber den Vorteil, dass nur in der Zeit, in
der das Abgasnachbehandlungssystem aktiv ist, ein für dieses
System erforderlicher, erhöhter Systemdruck herrscht. Dies
bedeutet, es tritt nur eine unwesentliche Verschlechterung des Wirkungsgrads
des Gesamtsystems ein. Des Weiteren sind keine zusätzlichen
Bauteile erforderlich. D. h. im Normalbetrieb, d. h. außerhalb
des Sonderbetriebszustandes, erfolgt keine Druckerhöhung.
Dies verbessert den Wirkungsgrad im Normalbetrieb erheblich. Die
Vorförderpumpe muss nur für den Normalbetrieb
dimensioniert sein, da die Einschaltdauer für den Sonderbetriebszustand nur
sehr gering ist. Eine kurzzeitige Überlastung der Vorförderpumpe
ist möglich, da dieser Zustand nur sehr kurz andauert.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In
der Figur sind die wesentlichen Elemente einer Steuerung einer Vorförderpumpe
dargestellt. Eine Drucksteuerung ist mit 100 bezeichnet.
Eine Einspritzsteuerung ist mit 110 bezeichnet. Eine Abgasnachbehandlungssteuerung
ist mit 120 bezeichnet. Die Drucksteuerung steuert zum
Einen eine Vorförderpumpe 130 und zum Anderen
eine Hochdruckpumpe 140 an. Anstelle der Hochdruckpumpe
kann auch ein anderer Steller zur Steuerung des Kraftstoffdrucks
im Hochdruckbereich angesteuert werden. Die Drucksteuerung 100 wertet
die Signale PN eines Niederdrucksensors 150, das Signal
PR eines Hochdrucksensors 160 sowie Signale weiterer Sensoren 170 aus.
Des weiteren verarbeitet die Drucksteuerung 100 Ausgangssignale
der Einspritzsteuerung 110 und der Abgasnachbehandlungssteuerung 120.
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Ein
solches System arbeitet üblicherweise wie folgt. Der Druck
im Hochdruckbereich, insbesondere im Rail des Einspritzsystems PR
wird mittels des Sensors 160 erfasst. Abhängig
von verschiedenen Größen, die beispielsweise vom
Einspritzsystem 110 bereitgestellt werden oder mittels
der weiteren Sensoren 170 erfasst werden, wird ein Sollwert
für den Druck im Hochdruckbereich berechnet. Abhängig
von dem Vergleich zwischen dem Sollwert und dem Istwert PR wird dann
die Hochdruckpumpe oder ein alternativer oder ergänzender
Steller zur Steuerung des Drucks im Hochdruckbereich angesteuert. Eine
entsprechende Regelung kann auch für den Druck im Niederdruckbereich
vorgesehen sein, d. h. der Druck PN im Niederdruckbereich wird erfasst
und mit einem Sollwert, der ausgehend von verschiedenen Größen
vorgegeben wird, wird verglichen. Abhängig von diesem Vergleich
wird dann die Vorförderpumpe entsprechend angesteuert.
Alternativ oder ergänzend kann auch hier ein alternativer
Steller, insbesondere ein Ventil, vorgesehen sein.
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Üblicherweise
ist eine solche Vorförderpumpe 130 und eine solche
Hochdruckpumpe Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Systems.
Bei einem solchem Common-Rail-System fördert die Vorförderpumpe 103 den
Kraftstoff von einem Vorratsbehälter in einen Niederdruckbereich.
Von dem Niederdruckbereich pumpt die Hochdruckpumpe den Kraftstoff
in einen Hochdruckbereich, der auch als Rail bezeichnet wird. Von
dem Rail gelangt dann der Kraftstoff über die Injektoren
in die einzelnen Brennräume der Brennkraftmaschine. Die
Injektoren werden üblicherweise von der Einspritzsteuerung 110 derart
angesteuert, dass sie zum gewünschten Zeitpunkt die gewünschte
Kraftstoffmenge zumessen.
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Häufig
besitzt eine Brennkraftmaschinen ein Abgasnachbehandlungssystem.
Bei einem solchem Abgasnachbehandlungssystem wird häufig
ein Reduktionsmittel in das Abgas eingebracht. Hierzu stehen verschiedene
Möglichkeiten zur Verfügung. So sind beispielsweise
sogenannte HCI-Systeme bekannt, bei denen Kraftstoff direkt in den
Abgastrakt eingespritzt wird. Dieser Kraftstoff wird üblicherweise dem
Niederdruckbereich entnommen.
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Erfindungsgemäß ist
nun vorgesehen, dass in Sonderbetriebszuständen, in denen
das Abgasnachbehandlungssystem 120 eine entsprechende zusätzliche
Kraftstoffzumessung in den Abgastrakt vornimmt, die Förderleistung
der Vorförderpumpe erhöht wird. D. h. ist das
Abgasnachbehandlungssystem 120 aktiv, so wird die Vorförderpumpe 130 derart angesteuert,
dass sie ein erhöhte Kraftstoffmenge fördert.
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Dabei
kann vorgesehen sein, dass die Förderleistung und/oder
der Druck im Niederdruckbereich erhöht wird. Erfindungsgemäß wird
dies beispielsweise da durch erreicht, dass der Sollwert für den
Druck PN im Niederdruckbereich auf einen höheren Wert gegenüber
dem Normalbetrieb außerhalb des Sonderbetriebszustands
gesetzt wird. Ist ein solcher Betriebszustand erreicht, wird der
Solldruck der Vorförderpumpe so erhöht, dass sich
ein neuer Betriebspunkt mit höherer Förderleistung
und höherem Druck einstellt.
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Bei
ein vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass
lediglich das Ansteuersignal für die Vorförderpumpe
derart verändert wird, dass die Pumpe mehr Kraftstoff fördert
bzw. der Druck ansteigt. Dies ist insbesondere bei Systemen vorteilhaft,
bei denen der Druck PN nicht geregelt sondern lediglich gesteuert
wird.
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Bei
einer Ausgestaltung kann dabei vorgesehen sein. Dass der Druck nicht
während des gesamten Sonderbetriebszustand auf den erhöhten
Wert gesetzt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Erhöhung
nur während eines Teiles des Sonderbetriebszustandes auf
den erhöhten Wert gesetzt wird.
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Wird
die Erfindung bei einem System mit Niederdruckkreislauf mit Kaskadenüberströmventilen
verwendet, kann die aus der Regelung resultierende Mehrmenge über
das Kaskadenüberströmventil abströmen.
Vorteilhaft ist die Verwendung der Erfindung bei einem Niederdruckkreislauf
ohne Kaskadenüberströmventil. Bei einer druckgeregelten,
elektrisch betriebenen Vorförderpumpe kann auf solche zusätzlichen
Komponenten wie ein Überströmventil verzichtet
werden, da die Funktion der Druckbegrenzung und Druckstabilisierung
von der geregelten Vorförderpumpe übernommen wird.
In diesem Fall kann die aus der Regelung resultierende Mehrmenge über die
Lager als erhöhte Schmiermenge abströmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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