DE102011006099A1 - Fuel injection system has high pressure pump for feeding fuel into combustion chamber of internal combustion engine with pump element which has pump piston that is driven to stroke movement over cam- or eccentric drive - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur aktiven Pulsationsdämpfung im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4.The invention relates to a fuel injection system having the features of the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Kraftstoffeinspritzsysteme mit einer Hochdruckpumpe, welche nur ein Hochdruckelement und/oder wenigstens ein Hochdruckelement mit einem nicht symmetrischen Hubverlauf aufweist, sind volumetrisch nicht ausgeglichen. Dies hat zur Folge, dass Druckpulsationen auftreten können, die sich je nach Pumpenlayout im Pumpenzulauf, im Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems, insbesondere im Pumpenrücklauf und/oder im inneren der Pumpe niederschlagen und zu einer erhöhten Belastung der umgebenden Bauteile, beispielsweise der Leitungen, Filter, Dichtelemente und dergleichen, führen können. Bei volumetrisch nicht ausgeglichenen Hochdruckpumpen wird daher üblicherweise ein Überströmventil eingesetzt, das durch Einfedern und ggf. teilweises Überströmen in der Lage ist, die Druckpulsationen zumindest teilweise aufzunehmen.Fuel injection systems with a high-pressure pump which has only one high-pressure element and / or at least one high-pressure element with a non-symmetrical stroke profile are not compensated volumetrically. This has the consequence that pressure pulsations can occur, which are reflected depending on the pump layout in the pump inlet, in the low pressure region of the fuel injection system, in particular in the pump return and / or inside the pump and increased load on the surrounding components, such as the lines, filters, sealing elements and the like, can lead. For volumetrically unbalanced high-pressure pumps therefore usually an overflow valve is used, which is by compression and possibly partial overflow in a position to absorb the pressure pulsations at least partially.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, derartige Druckpulsationen im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems zu verhindern oder zumindest zu verringern, um die Belastung der Hochdruckpumpe herabzusetzen.The object of the present invention is to prevent or at least reduce such pressure pulsations in the low-pressure region of a fuel injection system in order to reduce the load on the high-pressure pump.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen des Kraftstoffeinspritzsystems sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner wird zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur aktiven Pulsationsdämpfung mit den Merkmalen des Anspruchs 4 vorgeschlagen.The object is achieved by a fuel injection system having the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzsystem umfasst eine Hochdruckpumpe mit wenigstens einem Pumpenelement, das einen über einen Nocken- oder Exzentertrieb zu einer Hubbewegung antreibbaren Pumpenkolben umfasst, wobei im Saughub des Pumpenkolbens Kraftstoff über ein Saugventil aus einem Niederdruckbereich angesaugt und im Förderhub des Pumpenkolbens verdichtet und unter hohem Druck über ein Auslassventil einem Hochdruckspeicher zugeführt wird. Der Nocken- oder Exzentertrieb ist in einem Triebwerksraum aufgenommen, welcher im Betrieb der Hochdruckpumpe mit Kraftstoff gefüllt ist. Ferner umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem eine Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe, welche erfindungsgemäß dynamisch drehzahlgeregelt ist und neben einer Grundmenge eine modulierbare zusätzliche Menge liefert, mittels welcher Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe ausgleichbar sind.The proposed fuel injection system comprises a high-pressure pump with at least one pump element, which comprises a driven via a cam or Exzentertrieb to a stroke pump piston, sucked in the intake stroke of the pump piston fuel via a suction valve from a low pressure region and compressed in the delivery stroke of the pump piston and high pressure an outlet valve is supplied to a high-pressure accumulator. The cam or eccentric drive is accommodated in an engine room, which is filled with fuel during operation of the high-pressure pump. Furthermore, the fuel injection system comprises an electric fuel pump as a prefeed pump, which is dynamic speed-controlled according to the invention and in addition to a basic amount provides a modulatable additional amount, by means of which non-uniformities of the high-pressure pump can be compensated.
Über die zusätzlich geförderte Krafsttoffmenge der dynamisch drehzahlgeregelten Elektrokraftstoffpumpe werden Druckpulsationen in den Niederdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems gezielt eingebracht, die gegenläufig zu den Druckpulsationen sind, die aufgrund von Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe entstehen. Durch die gezielt eingebrachten Druckpulsationen werden die unerwünschten Druckpulsationen vorzugsweise vollständig kompensiert. Es wird somit eine aktive Pulsationsdämpfung über die drehzahlgeregelte Elektrokraftstoffpumpe bewirkt. Dadurch können auch die Anforderungen an die verbauten Komponenten herabgesetzt werden, da deren Belastung deutlich geringer ist. Durch die aktive Dämpfung ist zudem eine optimale Elementbefüllung gewährleistet. Zugleich wird die Ventildurchspülung optimiert.About the additionally funded Krafsttoffmenge the dynamically speed-controlled electric fuel pump pressure pulsations are selectively introduced into the low pressure region of the fuel injection system, which are in opposite directions to the pressure pulsations that arise due to non-uniformities of the high-pressure pump. Due to the deliberately introduced pressure pulsations, the undesired pressure pulsations are preferably completely compensated. Thus, an active pulsation damping is effected via the speed-controlled electric fuel pump. As a result, the requirements for the installed components can be reduced because their load is significantly lower. Active damping also ensures optimal filling of the elements. At the same time the valve purging is optimized.
Bevorzugt ist die Elektrokraftstoffpumpe in der Nähe der Hochdruckpumpe oder an der Hochdruckpumpe angeordnet. Dies erlaubt eine kompakte Anordnung und Auslegung des Kraftstoffeinspritzsystems.The electric fuel pump is preferably arranged in the vicinity of the high-pressure pump or on the high-pressure pump. This allows a compact arrangement and design of the fuel injection system.
Weiterhin bevorzugt umfasst das System eine Steuereinheit zur dynamischen Drehzahlregelung der Elektrokraftstoffpumpe, mittels welcher die zum Ausgleich der Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe erforderliche zusätzliche Menge berechenbar ist. Die berechnete Menge entspricht in möglichst idealer Weise der Ungleichförmigkeit der Hochdruckpumpe, so dass ein vollständiger Ausgleich der Druckpulsationen bewirkt wird. Über eine vorgebbare Logik kann beispielsweise der zusätzliche Mengenbedarf ermittelt bzw. berechnet werden, wobei als Eingangsgröße der aktuelle Pumpenwinkel dienen kann. Der aktuelle Pumpenwinkel kann wiederum gemessen oder rechnerisch ermittelt werden. Beispielsweise kann in Abhängigkeit vom Lastfall der Pumpe der Pumpenwinkel anhand eines Triggersignals interpoliert werden. Alternativ zur Berechnung mit dem aktuellen Pumpenwinkel als Eingangsgröße kann die erforderliche zusätzliche Menge auch anderweitig bestimmt werden, beispielsweise mittels Messung eines Drucksignals.Further preferably, the system comprises a control unit for dynamic speed control of the electric fuel pump, by means of which the additional amount required to compensate for the nonuniformities of the high-pressure pump can be calculated. The calculated amount corresponds as ideally as possible to the non-uniformity of the high-pressure pump, so that a complete compensation of the pressure pulsations is effected. By way of predeterminable logic, for example, the additional quantity requirement can be determined or calculated, wherein the current pump angle can serve as input variable. The current pump angle can in turn be measured or calculated. For example, depending on the load case of the pump, the pump angle can be interpolated based on a trigger signal. Alternatively to the calculation with the current pump angle as an input variable, the required additional amount can also be determined otherwise, for example by measuring a pressure signal.
Das ferner vorgeschlagene Verfahren zur aktiven Pulsationsdämpfung im Niederdruckbereich eines Kraftstoffeinspritzsystems zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass eine dynamisch drehgzahlgeregeite Elektrokraftstoffpumpe als Vorförderpumpe verwendet wird, welche neben einer Grundmenge eine modulierbare zusätzliche Menge liefert, mittels welcher Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe ausgleichbar sind. Auf diese Weise ist eine aktive Pulsationsdämpfung erreichbar. Die zum Ausgleich der Druckpulsationen erforderliche zusätzliche Menge kann berechnet oder anderweitig ermittelt werden, so dass eine annähernd vollständige Kompensation der unerwünschten Druckpulsationen durch gezielt eingebrachte gegenläufige Druckpulsationen möglich ist.The further proposed method for active pulsation damping in the low-pressure region of a fuel injection system according to the invention is characterized in that a dynamically drehgzahlgeregeite electric fuel pump is used as a prefeed pump, which in addition to a basic amount provides a modulatable additional amount, by means of which nonuniformities of the high-pressure pump can be compensated. To this Way, an active pulsation attenuation can be achieved. The additional amount required to compensate for the pressure pulsations can be calculated or otherwise determined, so that an approximately complete compensation of the undesired pressure pulsations by intentionally introduced opposing pressure pulsations is possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur dynamischen Drehzahlregelung der Elektrokraftstoffpumpe eine Logik verwendet, mittels welcher die zum Ausgleich der Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe erforderliche zusätzliche Menge berechnet wird. Dies ermöglicht eine möglichst genaue Bestimmung der erforderlichen zusätzlichen Menge und eine entsprechende Regelung der Elektrokraftstoffpumpe.According to a preferred embodiment of the invention, a logic is used for the dynamic speed control of the electric fuel pump, by means of which the additional amount required to compensate for the non-uniformities of the high-pressure pump is calculated. This allows the most accurate determination of the required additional amount and a corresponding regulation of the electric fuel pump.
Weiterhin bevorzugt wird als Eingangsgröße zur Berechnung der zum Ausgleich der Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe erforderlichen zusätzlichen Menge der aktuelle Pumpenwinkel verwendet. Der aktuelle Pumpenwinkel kann wiederum gemessen oder unter Zuhilfenahme eines Rechenmodells berechnet, beispielsweise in Abhängigkeit vom Lastfall der Pumpe, anhand eines Triggersignals interpoliert werden.It is also preferred to use the additional amount of the current pump angle required to compensate for the nonuniformities of the high-pressure pump as the input variable. The current pump angle can in turn be measured or calculated with the aid of a computer model, for example, depending on the load case of the pump, interpolated by means of a trigger signal.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass zur Berechnung der zum Ausgleich der Ungleichförmigkeiten der Hochdruckpumpe erforderlichen zusätzlichen Menge ein gemessenes Drucksignal verwendet wird.Alternatively, it is proposed that a measured pressure signal is used to calculate the additional amount required to compensate for the nonuniformities of the high pressure pump.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:A preferred embodiment of the invention will be described below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Das in den
Das dargestellte Kraftstoffeinspritzsystem umfasst ferner eine Elektrokraftstoffpumpe
Bei einer Drehung der Nockenwelle des Nockentriebes
Wie der
Die erfindungsgemäß dynamisch drehzahlgeregelte Elektrokraftstoffpumpe
Zur dynamischen Drehzahlregelung der Elektrokraftstoffpumpe
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