-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Injektors eines Common-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine.
-
Stand der Technik
-
In modernen Kraftfahrzeugen kommen zunehmend Kraftstoffzumesssysteme zum Einsatz, bei denen mittels eines Hochdruckspeichers, dem sogenannten ”Rail”, die Druckerzeugung und die Einspritzung voneinander entkoppelt sind. Derartige Systeme werden üblicher Weise als ”Common-Rail-Einspritzsysteme” bezeichnet. Der Einspritzdruck wird dabei unabhängig von der Motordrehzahl und der Einspritzmenge erzeugt und steht in dem Hochdruckspeicher für die Einspritzung bereit. Der Einspritzzeitpunkt, die Ansteuerdauer der Injektoren und der Raildruck werden in einem elektronischen Motorsteuergerät berechnet oder ermittelt. Dabei wird betriebspunktabhängig dem jeweiligen Injektor jedes Zylinders der Brennkraftmaschine über ein Ansteuersignal der entsprechend korrigierte Einspritzbedarf zugewiesen.
-
Herkömmliche Common-Rail-Einspritzsysteme weisen dabei ein erstes Förderaggregat, zum Beispiel in Form einer Elektrokraftstoffpumpe, und ein über eine Druckleitung mit dem ersten Förderaggregat strömungsverbundenes zweites Förderaggregat auf. Das erste Förderaggregat saugt dabei Kraftstoff aus einem Speicherbehälter an und liefert den Kraftstoff zu dem zweiten Förderaggregat. Das zweite Förderaggregat wiederum fördert den Kraftstoff in Richtung des Hochdruckspeichers. Wenigstens eine Teilmenge der von dem ersten Förderaggregat geförderten Kraftstoffmenge gelangt über eine Rücklaufleitung als Rücklaufmenge zurück in den Vorratsbehälter.
-
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Steuerung eines Injektors eines Common-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine bereit, bei dem ein erstes Förderaggregat Kraftstoff von einem Vorratsbehälter zu einem zweiten Förderaggregat fördert, wobei zumindest eine Teilmenge der von dem ersten Förderaggregat geförderten Kraftstoffmenge über eine Rücklaufleitung zurück in den Vorratsbehälter gelangt und ein Rücklaufdruck in der Rücklaufleitung erfasst wird. Erfindungsgemäß wird eine Ansteuerdauer des Injektors in Abhängigkeit von dem Rücklaufdruck festgelegt.
-
Die vorliegende Erfindung stellt außerdem eine Vorrichtung zur Steuerung eines Injektors eines Common-Rail-Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine bereit, welche ein erstes Förderaggregat aufweist, welches Kraftstoff von einem Vorratsbehälter zu einem zweiten Förderaggregat fördert. Über eine Rücklaufleitung gelangt zumindest eine Teilmenge der von dem ersten Förderaggregat geförderten Kraftstoffmenge zurück in den Vorratsbehälter. Des Weiteren ist eine Drucksensorik zum Erfassen eines Rücklaufdruckes in der Rücklaufleitung vorgesehen. Eine Steuereinheit legt dann erfindungsgemäß eine Ansteuerdauer des Injektors in Abhängigkeit von dem Rücklaufdruck fest.
-
Der Rücklaufdruck beeinflusst unmittelbar die Einspritzmenge, also die Menge des durch die Injektoren eingespritzten Kraftstoffes. Durch Erfassen des Rücklaufdruckes ist es möglich, die Ansteuerdauer der Injektoren in Abhängigkeit des Rücklaufdruckes derart anzupassen, dass Druckschwankungen kompensiert werden und somit letztendlich die Einspritzung einer gewünschten Kraftstoffmenge sichergestellt werden kann. Im Zuge der Einführung von CO2 einsparenden Systemansätzen, wie beispielsweise einer bedarfsgesteuerten Steuerung der Kraftstoff-Fördermenge des ersten Förderaggregats, ergeben sich zunehmende Schwankungen des Rücklaufdruckes, welche mit Hilfe der vorliegenden Erfindung kompensiert werden können. Auf diese Weise kann das gesamte CO2-Einsparpotenzial ausgeschöpft werden, ohne negative Auswirkungen auf die Genauigkeit der eingespritzten Kraftstoffmenge in Kauf nehmen zu müssen.
-
Da für eine bedarfsgesteuerten Steuerung der Kraftstoff-Fördermenge des ersten Förderaggregats, wie sie beispielsweise auch in den eingangs erwähnten Druckschriften
DE 10 2005 023 700 A1 und
DE 10 2008 001 240 A1 beschrieben ist, ohnehin eine Drucksensorik zum Erfassen des Rücklaufdruckes in der Rücklaufleitung vorgesehen ist, ergeben sich für derartige Common-Rail-Einspritzsysteme auch diesbezüglich keine zusätzlichen Kosten. Es sei aber darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch unabhängig von einer bedarfsgesteuerten Steuerung der Kraftstoff-Fördermenge des ersten Förderaggregats einsetzbar ist. Voraussetzung ist lediglich, dass der Rücklaufdruck in der Rücklaufleitung ermittelt wird.
-
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine durch ein Motorsteuergerät ermittelte Ansteuerdauer des Injektors in Abhängigkeit von dem Rücklaufdruck korrigiert. Bei herkömmlichen Common-Rail-Einspritzsystemen wird die Ansteuerdauer in einem elektronischen Motorsteuergerät in Abhängigkeit von der gewünschten Einspritzmenge sowie weiterer Systemparameter berechnet. Vorteilhaft wird diese, durch herkömmliche Motorsteuergeräte ermittelte Ansteuerdauer in Abhängigkeit von dem Rücklaufdruck korrigiert. Auf diese Weise wird vermieden, dass das erfindungsgemäße Verfahren sich auf bereits vorhandene Komponenten oder Berechnungsschritte zur Steuerung eines Injektors negativ auswirken. Die erfindungsgemäße Korrektur der Ansteuerdauer kann somit einfach als letzter Berechnungsschritt ”angehängt” werden, ohne vorhergehende Berechnungsschritte anpassen zu müssen.
-
Kurze Beschreibung der Figuren
-
Es zeigen:
-
1 eine Prinzipdarstellung einer Teils eines Common-Rail-Einspritzsystems mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
-
2 eine grafische Darstellung des Einflusses des Rücklaufdruckes in der Rücklaufleitung auf die Einspritzrate.
-
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
-
In 1 ist ein Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems dargestellt, wobei nachfolgend nur dessen Hauptkomponenten und solche Komponenten näher erläutert werden, welche für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind.
-
Die gezeigte Anordnung umfasst ein erstes Förderaggregat 1, beispielsweise eine als Vorförderpumpe dienende Elektrokraftstoffpumpe, und ein über eine Druckleitung 3 mit dem ersten Förderaggregat 1 strömungsverbundenes zweites Förderaggregat 2, das beispielsweise eine nach dem Verdrängungsprinzip arbeitende Hochdruckpumpe ist. Die beiden Förderaggregate 1, 2 sind auf diese Weise in Reihe geschaltet. Das zweite Förderaggregat 2 fördert den von dem ersten Förderaggregat 1 gelieferten Kraftstoff druckerhöht beispielsweise in einen Hochdruckspeicher 4 einer Brennkraftmaschine 5. Der Hochdruckspeicher 4 ist mit Injektoren 6 strömungsverbunden, die den Kraftstoff jeweils in einen nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine 5 einspritzen.
-
Das erste Förderaggregat 1 ist beispielsweise in einem Speicherbehälter 9 angeordnet, der wiederum in einem Vorratsbehälter 10 vorgesehen ist. Das erste Förderaggregat 1 saugt aus dem Speicherbehälter 9 Kraftstoff an, beispielsweise über einen Vorfilter 11, und fördert diesen über die Druckleitung 3 zu dem zweiten Förderaggregat 2. Der Vorfilter 11 schützt die Vorrichtung stromab des Vorfilters 11 vor im Kraftstoff enthaltenen groben Schmutzpartikeln. In der Druckleitung 3 ist beispielsweise ein Rückschlagventil 12 vorgesehen, damit kein Kraftstoff von stromab des Rückschlagventils 12 nach stromauf des Rückschlagventils 12 zurückfließt. Außerdem ist in der Druckleitung 3 stromab des Rückschlagventils 12 beispielsweise ein Hauptfilter 13 vorgesehen, der feine Schmutzpartikel aus dem Kraftstoff herausfiltert. Stromab des ersten Förderaggregates 1 und stromauf des Rückschlagventils 12 zweigt eine Überdruckleitung 16 von der Druckleitung 3 ab und führt zurück in den Speicherbehälter 9. In der Überdruckleitung 16 ist ein Überdruckventil 17 angeordnet, das bei einem vorbestimmten Überdruck in der Druckleitung 3 öffnet und Kraftstoff aus der Druckleitung 3 über die Überdruckleitung 16 abströmen lässt. Das Überdruckventil 17 ist ein Sicherheitsventil, das verhindert, dass durch Fehlfunktionen unzulässig hohe Drücke in der Druckleitung 3 entstehen können, die die Vorrichtung beschädigen könnten.
-
Der beispielsweise topfförmige Speicherbehälter 9 bevorratet ausreichend viel Kraftstoff, damit auch bei einer Kurvenfahrt und den dadurch bedingten Schwappbewegungen des Kraftstoffs im Vorratsbehälter 10 eine Kraftstoffversorgung der Brennkraftmaschine 5 durch die Förderaggregate 1,2 sichergestellt ist.
-
Von der Druckleitung 3 stromab des Rückschlagventils 12 und stromab des Hauptfilters 13 zweigt ein Hauptpfad 18a einer Rücklaufleitung 18 ab, welche in den Speicherbehälter 9 oder den Vorratsbehälter 10 zurückführt. Beispielsweise in dem Hauptpfad 18a der Rücklaufleitung 18 ist ein Druckregelventil 19 angeordnet, das den Druck in der Druckleitung 3 auf einen vorbestimmten Betriebsdruck regelt, indem es bei dem vorbestimmten Betriebsdruck in der Druckleitung 3 öffnet und Kraftstoff aus der Druckleitung 3 über die Rücklaufleitung 18 abströmen lässt. Unterhalb des vorbestimmten Betriebsdrucks ist das Druckregelventil 19 geschlossen und bei einem Wert gleich oder oberhalb des vorbestimmten Betriebsdrucks geöffnet.
-
Von dem Hauptpfad 18a der Rücklaufleitung 18 stromab des Druckregelventils 19 zweigt ein Nebenpfad 18b der Rücklaufleitung 18 ab, welcher die Rücklaufleitung 18 mit den Injektoren 6 verbindet und somit einen Kraftstoffrückfluss von den Injektoren 6 in den Speicherbehälter 9 oder den Vorratsbehälter 10 ermöglicht.
-
Der über die Rücklaufleitung 18 in den Speicherbehälter 9 zurückfließende Kraftstoff wird zum Antreiben einer bekannten Saugstrahlpumpe 20 genutzt, die Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 10 in den Speicherbehälter 9 fördert. Damit der Speicherbehälter 9 unabhängig vom Füllstand in dem Vorratsbehälter 10 gefüllt bleibt und nicht leer läuft, ist die von dem ersten Förderaggregat 1 aus dem Speicherbehälter 9 entnommene Kraftstoffmenge wieder in den Speicherbehälter 9 nachzufördern. Damit die Saugstrahlpumpe 20 die erforderliche Förderleistung erbringt, ist sie jeweils mit der notwendigen Treibstrahlmenge aus der Rücklaufleitung 18 zu versorgen. Die Saugstrahlpumpe 20 weist bekannterweise ein Drosselelement auf, beispielsweise eine Düse 23, über das der Kraftstoff der Rücklaufleitung 18 in einen mit dem Vorratsbehälter 10 strömungsverbundenen Saugraum 24 gelangt. Der aus der Düse 23 in den Saugraum 24 austretende Treibstrahl reißt Kraftstoff aus dem Saugraum 24 mit, so dass auf bekannte Art und Weise der Kraftstoff des Treibstrahls und der mitgerissene Kraftstoff über einen Mischkanal 25 in den Speicherbehälter 9 gelangen.
-
Abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 5 fördert das zweite Förderaggregat 2 eine variable Kraftstoffmenge, wodurch der Druck in der Rücklaufleitung 18 beeinflusst wird. Je weniger Kraftstoff aus der Druckleitung 3 in die Rücklaufleitung 18 abgesteuert wird, desto geringer ist der Druck in der Rücklaufleitung 18 und desto kleiner ist die Förderleistung der Saugstrahlpumpe 20. Je weniger Kraftstoff aus der Druckleitung 3 in die Rücklaufleitung 18 abgesteuert wird, desto geringer ist aber auch ein über den Nebenpfad 18b der Rücklaufleitung 18 an den Injektoren 6 anliegender Gegendruck an den Injektoren, welcher die Einspritzmenge unmittelbar beeinflusst.
-
Mit Hilfe eines Drucksensors 28, welcher beispielsweise als Differenzdrucksensor oder Absolutdrucksensor ausgestaltet und an der Rücklaufleitung 18 angeordnet und befestigt ist, wird ein Druck in der Rücklaufleitung 18 stromab des Druckregelventils 19 gemessen.
-
Der Drucksensor 28 ist über eine Signalleitung 29 mit einem elektronischen Motorsteuergerät 30 verbunden, welches das dargestellte Einspritzsystem und insbesondere die Injektoren 6 steuert. Über die Signalleitung 29 wird dem Motorsteuergerät der jeweils aktuelle Rücklaufdruck übermittelt und das Motorsteuergerät 30 legt daraufhin die Ansteuerdauer für die Injektoren 6 in Abhängigkeit von dem Rücklaufdruck fest.
-
Optional kann der gemessene Rücklaufdruck zusätzlich als Regelgröße zur Regelung des ersten Förderaggregates 1 verwendet werden. Auf diese Weise wird eine bedarfsgerechte Steuerung der Kraftstoff-Fördermenge des ersten Förderaggregats 1 beispielsweise dadurch erreicht, dass bei einer Veränderung der Förderleistung des zweiten Förderaggregates 2 das erste Förderaggregat 1 derart nachgeregelt wird, dass der Druck in der Rücklaufleitung 18 zumindest annähernd konstant bleibt und die Saugstrahlpumpe 20 jeweils in einem optimalen Betriebspunkt betrieben wird.
-
2 zeigt die sich ergebenden Abweichungen der Einspritzrate in Abhängigkeit von der Ansteuerdauer des Injektors und dem Rücklaufdruck P_RL in der Rücklaufleitung 18. Dabei ist die Veränderung der Einspritzrate (Ordinate) über der Zeit (Abszisse) aufgetragen. Dabei ist beispielhaft die Situation bei einem Raildruck von 800 bar und einer Ansteuerdauer von 700 μs dargestellt. Insbesondere im Bereich zwischen von 6,6 bis 6,8 ms (gerechnet ab der Ansteuerung des Injektors) zeigt sich dabei der Effekt, dass die Einspritzrate und damit die Einspritzmenge bei gleichbleibender Ansteuerdauer (700 μs) mit steigendem Rücklaufdruck P_RL zunehmen.
-
Ziel der Erfindung ist es letztendlich, die Kennlinien unabhängig von dem Rücklaufdruck durch entsprechende Korrektur der Ansteuerdauerdauer auf eine einzige Kennlinie ”zusammenzuführen”.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102005023700 A1 [0004, 0008]
- DE 102008001240 A1 [0004, 0008]
