DE102012105818A1

DE102012105818A1 - Hochdruckpumpe und Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102012105818A1
Application number: DE201210105818
Authority: DE
Inventors: Toru Kudo
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2014-01-02
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: DE102012105818B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe (100), die einen Pumpenkörper (103), der eine Druckkammer (102) bildet, ein Einlass-Steuerventil (104), das eine Verbindung zwischen einer Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) öffnet und schließt, ein Auslassventil (106), das eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und einer Auslasspassage (122) öffnet und schließt, und ein Kompressionsmittel (108) umfasst, das von einer Nockenwelle (110) angetrieben wird und Kraftstoff in der Druckkammer (102) verdichtet. Das Einlass-Steuerventil (104) ist durch einen Aktuator (116) betätigbar. Von der Hochdruckpumpe (100) wird mit Druck beaufschlagter Kraftstoff zu der Auslasspassage (122) ausgespeist. Eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) wird durch einen Rotationssensor (148) direkt oder indirekt erfasst. Die Hochdruckpumpe (100) kann mit einem Verfahren betrieben werden, bei dem das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100) überwacht und in Abhängigkeit von einer Veränderung des Ausspeiseverhaltens bei einer iterativ veränderten Ansteuerung des Einlass-Steuerventils (104) eine Referenzwinkellage (τref) der Nockenwelle (110) ermittelt wird. Die Hochdruckpumpe weist eine Steuereinrichtung (146) auf, die zur Ausführung des Verfahrens geeignet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckpumpe für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor zur Druckbeaufschlagung eines Kraftstoffs. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Hochdruckpumpe.
In der Praxis ist es bekannt, Hochdruckpumpen beispielsweise zur Druckbeaufschlagung von Dieselkraftstoff zu verwenden, wobei der aus der Hochdruckpumpe ausgespeiste Kraftstoff in einem Akkumulator, wie beispielsweise einer Common-Rail gespeichert wird. Es ist ferner bekannt, eine Hochdruckpumpe mit einem Einlass-Steuerventil auszustatten, wobei das Einlass-Steuerventil elektrisch aktuiert werden kann, um die Menge des Kraftstoffs zu beeinflussen, der in einer Druckkammer der Hochdruckpumpe während eines Kompressionsvorgangs enthaltenen sein soll. Die bekannten Hochdruckpumpen weisen eine Nockenwelle auf, die einen Pumpenkolben antreibt. Durch die Bewegung des Pumpenkolbens wird das Volumen der Druckkammer der Hochdruckpumpe verändert, wobei der darin eingeschlossene Kraftstoff komprimiert wird.
Bei den bisher bekannten Hochdruckpumpen wird während einer das Volumen in der Druckkammer verkleinernden Bewegung des Pumpenkolbens das Einlass-Steuerventil zu einem bestimmten Zeitpunkt aktuiert, so dass die Treibstoffmenge, die für die weitere Kompressionsphase in der Druckkammer vorliegt, beeinflussbar ist. Je nachdem, bei welchem Drehwinkel der Nockenwelle und somit bei welcher Hebeposition des Pumpenkolbens eine Aktuierung des Einlass-Steuerventils erfolgt, kann ein bestimmtes Ausspeiseverhalten erzeugt werden. Der Drehwinkel wird bei bekannten Hochdruckpumpen durch einen Sensor direkt sensorisch erfasst. Oder die Nockenwelle der Hochdruckpumpe wird über eine schlupffreie Kopplung mit einem starren Übersetzungsverhältnis und eindeutigen Winkelversatz von einem anderen rotierenden Teil des Fahrzeugs angetrieben, dessen Drehwinkel eindeutig bekannt ist. In diesem Fall wird aus dem Drehwinkel des anderen Teils der Drehwinkel der Nockenwelle berechnet.
Bei den bekannten Hochdruckpumpen ist es für eine Aktuierung des Einlass-Steuerventils notwendig, dass auch eine Orientierung (Phasenlage der Drehung) der Nockenwelle oder des antreibenden Teils sensorisch erfasst wird. Mit anderen Worten ist ein Sensor erforderlich, der den absoluten Drehwinkel, also die absolute Orientierung der Nockenwelle bezüglich ihrer Drehachse zu jedem Zeitpunkt erfassbar macht. Sensoren zur Erfassung einer absoluten Orientierung sind vergleichsweise teuer und fehleranfällig (insbesondere optische Sensoren). Eine Fehlmessung der Orientierung bewirkt eine fehlerhafte Aktuierung des Einlass-Steuerventils und kann zu einer stark verminderten Regelgüte für das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe und zu einer Unterbrechung der Ausspeisung führen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Hochdruckpumpe sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe aufzuzeigen. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen in den eigenständigen Ansprüchen.
Eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe umfasst einen Pumpenkörper, der eine Druckkammer bildet, ein Einlass-Steuerventil, das eine Verbindung zwischen einer Einlasspassage und der Druckkammer öffnet und schließt, ein Auslassventil, dass eine Verbindung zwischen der Druckkammer und einer Auslasspassage öffnet und schließt, sowie ein Kompressionsmittel, der von einer Nockenwelle angetrieben wird und Kraftstoff in der Druckkammer verdichtet. Das Kompressionsmittel kann beliebig ausgebildet sein. Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass das Kompressionsmittel ein Pumpenkolben ist.
Über die Einlasspassage kann Kraftstoff, der bevorzugt von einer vorgelagerten Speisepumpe mit einem bestimmten Speisedruck zur Hochdruckpumpe gefördert wird, in die Druckkammer eingeführt werden. Der von der Hochdruckpumpe mit Druck beaufschlagte Kraftstoff kann über die Auslasspassage bevorzugt zu einem Akkumulator, wie beispielsweise einer Common-Rail gespeist werden.
Das Einlass-Steuerventil kann durch einen Aktuator betätigt werden. Eine Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle wird durch einen Rotationssensor (Drehzahlmesser) direkt oder indirekt erfasst. Ein solcher Rotationssensor erfasst die Drehgeschwindigkeit, also eine relative Veränderung des Drehwinkels der Nockenwelle, jedoch nicht die absolute Orientierung der Nockenwelle (110). Hierdurch wird eine robuste und fehlerresistente Messung ermöglicht. Der Rotationssensor kann sehr einfach und kostengünstig ausgeführt sein.
Eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe wird bevorzugt mit einem Verfahren betrieben, bei dem das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe überwacht und in Abhängigkeit von einer Veränderung des Ausspeiseverhaltens bei einer iterativ veränderten Ansteuerung des Einlass-Steuerventils eine Referenzwinkellage der Nockenwelle bestimmt wird. Aus dem Zusammenhang zwischen der Referenzwinkellage und der erfassten Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle kann zu jedem beliebigen nachfolgenden Zeitpunkt vorherbestimmt werden, welches Ausspeiseverhalten bei einer erneuten Betätigung des Einlass-Steuerventils zu erwarten ist. Hierdurch wird vorteilhafter Weise erreicht, dass der Drehwinkel der Nockenwelle erfasst werden kann, ohne dass hierfür ein Sensor zur Erfassung einer absoluten Orientierung erforderlich wäre. Ferner kann eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe mit einer beliebigen Relativlage der Nockenwelle zu den antreibenden Teilen des Fahrzeugs installiert werden. Insbesondere ist es nicht erforderlich eine bestimmte Relativlage zwischen der Nockenwelle der Hochdruckpumpe und der Kurbelwelle des Motors einzustellen. Hierdurch werden die Montage, der Austausch sowie die Wartung der Hochdruckpumpe erheblich vereinfacht.
Das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe kann auf beliebige Weise erfasst werden. Es kann beispielsweise eine Ausspeisemenge oder ein Ausspeisedruck der Hochdruckpumpe während einer Iteration einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels (Pumpenkolbens) erfasst werden. Die Erfassung kann direkt über dafür vorgesehene Sensoren oder indirekt über eine Berechnung des Ausspeiseverhaltens aus anderen Messwerten erfolgen.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe basierend auf dem Signal eines Drucksensors erfasst wird, der stromabwärts zu dem Auslassventil angeordnet ist. Es kann hierfür beispielsweise ein separater Sensor verwendet werden, der in der Auslasspassage der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann ein Drucksensor verwendet werden, der in einem Hochdruck-Akkumulator angeordnet ist (Rail-Drucksensor). Eine Erfassung des Ausspeiseverhaltens kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine Veränderung des Drucks im Hochdruck-Akkumulator in Relation zu dem Zeitpunkt, d.h. der Winkellage, einer Aktuierung des Einlass-Steuerventils erfasst und ausgewertet wird.
Im Folgenden werden die Begriffe „Winkellage“ und „Drehwinkel“ unterschieden. Ferner wird zwischen einem „tatsächlichen Drehwinkel„ und einem „hypothetischen Drehwinkel“ sowie zwischen einer „tatsächlichen Winkellage“ und einer „hypothetischen Winkellage“ unterschieden. Die Begriffe werden im Folgenden erklärt.
Es wird davon ausgegangen, dass die Hochdruckpumpe durch eine Nockenwelle angetrieben wird, die um eine Rotationsachse drehbar ist. Auf der Nockenwelle können ein, zwei, drei oder mehr Nocken angeordnet sein. Aus Gründen der einfacheren Darstellung wird im Weiteren davon ausgegangen, dass die Nockenwelle zwei identisch geformte Nocken aufweist, die in einem Winkel von 180° (bezogen auf die Rotationsachse der Nockenwelle) versetzt angeordnet sind. Die Nockenwelle ist somit rotationssymmetrisch zu ihrer Drehachse ausgebildet. Durch die Form eines Nockens wird der Verlauf einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels vorgegeben. Unter den genannten Annahmen werden bei einer Volldrehung der Nockenwelle (360°-Drehung) zwei Intervalle einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels ausgeführt.
Im Folgenden bezeichnet der Begriff „Drehwinkel“ eine absolute Orientierung der Nockenwelle im Raum, bezogen auf die Rotationsachse und einen physikalisch definierten Ausgangspunkt der Drehung (Nullpunkt der Drehung). Der Drehwinkel kann zwischen 0° und 360° liegen.
Der Begriff „Winkellage“ bezeichnet eine absolute Position innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels. Die Winkellage kann bei der angenommenen Ausbildung der Nockenwelle mit zwei identischen Nocken zwischen 0° und 180° liegen. D.h. während einer 360° Drehung wird zunächst eine Winkellage zwischen 0° und 180° auf dem ersten Nocken und dann eine Winkellage zwischen 0° und 180° auf dem zweiten Nocken durchlaufen. Wenn eine anders geformte Nockenwelle vorliegt, kann die Beziehung entsprechend unterschiedlich sein.
Es ist bevorzugt vorgesehen, für den Betrieb der Hochdruckpumpe zunächst eine hypothetische Winkellage und/oder einen hypothetischen Drehwinkel der Nockenwelle zu erfassen, d.h. eine hypothetische Bezugsgröße (Skala) zur relativen Bestimmung einer Position innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels. Der tatsächliche (reale) Drehwinkel und die tatsächliche (reale) Winkellage sind zunächst unbekannt.
Der hypothetische Drehwinkel beschreibt zu jedem Zeitpunkt eine relative Orientierung der Nockenwelle mit Bezug auf einen Augsangs-Drehwinkel. Der hypothetische Drehwinkel wird basierend auf dem beliebig angenommenen Ausgangs-Drehwinkel und der erfassten Rotationsgeschwindigkeit berechnet. Aus der Rotationsgeschwindigkeit ist zu jedem Zeitpunkt eine relative Winkelveränderung berechenbar (beispielsweise durch Integration).
Durch den beliebig angenommenen Ausgangsdrehwinkel wird gleichzeitig eine Ausgangswinkellage innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Komperssionsmittels definiert (aufgrund der festen geometrischen Beziehung zwischen Nockenwelle und Nocken). Der hypothetische Drehwinkel korrespondiert also bei bekannter Ausbildung der Nockenwelle zu jedem Zeitpunkt mit einer hypothetischen Winkellage und umgekehrt. Auch die hypothetische Winkellage kann zu jedem Zeitpunkt aus dem Ausgangsdrehwinkel (bzw. der Ausgangswinkellage) und der Rotationsgeschwindigkeit berechnet werden.
Der hypothetische Drehwinkel stellt eine Bezugsachse für die Orientierung der Nockenwelle dar, die gegenüber dem tatsächlichen Drehwinkel der Nockenwelle um ein zunächst unbekanntes Winkelintervall verschoben ist. Ebenso stellt die hypothetische Winkellage eine Bezugsachse für eine Position innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens dar, die gegenüber der tatsächlichen Winkellage um ein unbekanntes Winkelintervall verschoben ist.
Im Folgenden werden an einigen Stellen der Beschreibung nur die Begriffe „hypothetische Winkellage“ und „Ausgangs-Winkellage“ zur Beschreibung genutzt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die Beschreibung der Verfahren und Vorgänge jederzeit in eine Beschreibung unter Nutzung der Begriffe „hypothetischer Drehwinkel“ und „Ausgangs-Drehwinkel“ überführbar ist.
Für einen Normalbetrieb der Hochdruckpumpe ist es erforderlich, dass eine genaue Winkellage oder ein genauer Drehwinkel der Nockenwelle bekannt ist, sodass unter Nutzung dieser bekannten Winkellage oder des bekannten Drehwinkels eine passende Betätigung des Einlass-Steuerventils ausgeführt und das angestrebte Ausspeiseverhalten erreicht wird. Nach der ersten Installation einer Hochdruckpumpe besteht jedoch keine Kenntnis über diese Winkellage bzw. den Drehwinkel. Es ist lediglich eine relative Veränderung des Drehwinkels der Nockenwelle über einen Rotationssensor (Drehzahlmesser) erfassbar. Es ist daher vorgesehen, einen Erkennungsbetrieb zur Erfassung einer Referenzwinkellage auszuführen. Die Referenzwinkellage stellt einen Bezugspunkt für die Orientierung der Nockenwelle und/oder einen Bezugspunkt innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels dar. Durch diesen Bezugspunkt kann eine hypothetische Winkellage in eine tatsächliche (reale) Winkellage und/oder ein hypothetischer Drehwinkel in einen tatsächlichen (realen) Drehwinkel der Nockenwelle überführt werden.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass das Einlass-Steuerventil während des Erkennungsbetriebs iterativ bei einer veränderlichen Winkellage für ein vorbestimmbares Winkelintervall durch Energiebeaufschlagung des Aktuators betätigt wird. Bevorzugt wird für jede Iteration eine andere Winkellage zur Betätigung des Aktuators vorgesehen. Die Aktuierung dauert bevorzugt stets über das gleiche Winkelintervall an, das heißt es wird bevorzugt bei jeder Iteration eine Betätigung für dasselbe Winkelintervall ausgeführt. Auf diese Weise wird erreicht, dass das erfasste Ausspeiseverhalten direkt von der Winkellage abhängt, bei der in der jeweiligen Iteration eine Betätigung des Einlass-Steuerventils erfolgt.
Es erfolgt bevorzugt eine Iteration jeweils während einem Intervall einer Hub- und Senkbewegung des Pumpenkolbens. D.h. es wird eine Iteration pro Durchlaufen einer Nocke ausgeführt. Alternativ kann eine Iteration bei jedem zweiten Intervall oder jedem dritten Intervall etc. erfolgen. Der Erkennungsbetrieb kann bevorzugt nach einer ersten Installation einer Hochdruckpumpe ausgeführt werden, wobei die erfasste Referenzwinkellage gespeichert wird. Es kann auch ein Erkennungsbetrieb zur Nachkalibrierung der Referenzwinkelage ausgeführt werden, wobei ggfs. während eines Normalbetriebs intermittierend Iterationen für einen Erkennungsbetrieb ausgeführt werden. Hierdurch kann eine besonders hohe Regelgüte für die Steuerung des Ausspeiseverhaltens im Normalbetrieb erreicht werden. Die Iterationen können dabei beliebig verteilt sein. Ferner kann ein Erkennungsbetrieb bevorzugt bei jedem Anlassen eines Fahrzeugs ausgeführt werden, sodass eine Referenzwinkellage für jede Fahrt erneut und exakt ermittelt wird.
Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Winkellage einer Iteration, bei der ein maximales Ausspeiseverhalten erfasst wurde, als die Referenzwinkellage festgelegt wird. Der tatsächliche Drehwinkel der Nockenwelle kann dann für einen Normalbetrieb basierend auf der erfassten Rotationsgeschwindigkeit und der ermittelten Referenzwinkellage bestimmt werden. Durch die Erfassung der Referenzwinkellage wird somit der Bezugspunkt festgelegt, der bei dem hypothetischen Drehwinkel infolge der beliebig angenommenen Ausgangswinkellage unbekannt war. Mit anderen Worten kann durch die Referenzwinkellage die hypothetische Winkellage in die tatsächliche Winkellage umgerechnet werden.
Das Einlass-Steuerventil kann beliebig ausgebildet sein. Es kann bevorzugt derart ausgebildet sein, dass es in seiner Öffnungsrichtung elastisch vorgespannt und durch Energiebeaufschlagung des Aktuators entgegen der elastischen Vorspannung schließbar ist. Ein solches Einlass-Steuerventil wird als selbstöffnendes Ventil bezeichnet. Alternativ kann das Einlass-Steuerventil derart ausgebildet sein, dass es in seiner Schließrichtung elastisch vorgespannt und durch Energiebeaufschlagung eines Aktuators offenbar ist. Ein solches Einlass-Steuerventil wird als selbstschließendes Ventil bezeichnet. Ein selbstöffnendes und ein selbstschließendes Einlass-Steuerventil müssen nur in einer Bewegungsrichtung eines Ventilelements durch Energiebeaufschlagung aktuiert werden, während in der anderen Bewegungsrichtung ein passives Schaltverhalten vorliegt. Hierdurch kann ein vereinfachtes Steuerverfahren zur Erzielung des erwünschten Ausspeiseverhaltens erreicht werden, bei dem innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels nur auf einen Zeitpunkt zur Aktuierung des Einlass-Steuerventils geachtet werden muss.
Wiederum alternativ kann ein Einlass-Steuerventil derart ausgebildet sein, dass es durch eine Energiebeaufschlagung eines oder mehrerer Aktuatoren geöffnet und geschlossen werden kann, d.h. dass beide Bewegungsrichtungen des Ventilkörpers durch eine Aktuierung hervorgerufen werden. Ein solches Einlass-Steuerventil wird als voll aktuiertes Ventil bezeichnet. Es weist kein passives Schaltverhalten auf.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass das Einlass-Steuerventil die einzige Möglichkeit darstellt, eine Verbindung zwischen der Einlasspassage und der Druckkammer zu öffnen und zu schließen, wobei bevorzugt ein selbstöffnendes Einlass-Steuerventil vorgesehen ist.
Hierdurch wird eine kostengünstige Ausbildung einer Hochdruckpumpe ermöglicht.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Hochdruckpumpe ein Einlass-Steuerventil und ein passives Einlassventil aufweist, wobei das passive Einlassventil eine erste Verbindung zwischen der Einlasspassage und der Druckkammer öffnen und schließen kann. In diesem Fall kann das Einlass-Steuerventil eine zweite Verbindung zwischen der Einlass-Passage und der Druckkammer öffnen und schließen, die über einen Bypass zu dem passiven Einlass-Ventil verläuft. Eine Hochdruckpumpe mit einem passiven Einlassventil und einem Einlass-Steuerventil weist ein besonderes Verhalten auf. Wenn das Einlass-Steuerventil nicht aktuiert wird, hat die Hochdruckpumpe ein statisches Ausspeiseverhalten, das durch das passive Einlassventil und das passive Auslassventil bestimmt ist. Durch eine Betätigung des Einlass-Steuerventils kann die Ausspeisemenge gegenüber dem statischen Ausspeiseverhalten verändert und insbesondere verringert werden. Eine solche Hochdruckpumpe weist demzufolge einen Fail-Safe-Betrieb auf. Wenn der Aktuator des Einlass-Steuerventils ausfällt oder aus einem sonstigen Grund eine Betätigung des Einlass-Steuerventils nicht möglich ist, kann die Hochdruckpumpe mit dem festgelegten Ausspeiseverhalten weiter betrieben werden, ohne dass ein Absterben des Motors infolge mangelnder Treibstoffversorgung verursacht wird.
Die Veränderung der Winkellage, bei der eine Betätigung des Einlass-Steuerventils ausgeführt wird, kann von einer Iteration zur nächsten Iteration grundsätzlich beliebig erfolgen. Es ist bevorzugt vorgesehen, dass für jede Iteration eine jeweils nächste Winkellage ausgehend von der angenommenen Ausgangswinkellage um einen Differenzwinkel zeitlich nach vorne versetzt wird, wobei der Differenzwinkel bei jeder Iteration erhöht wird. Auf diese Weise kann eine besonders schnelle Ermittlung der Referenzwinkellage erfolgen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass eine jeweils nächste Winkellage ausgehend von der angenommenen Ausgangswinkellage um einen Differenzwinkel zeitlich nach hinten versetzt wird, wobei der Wert des Differenzwinkels bei jeder Iteration erhöht wird.
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Hochdruckpumpe eine Steuereinheit aufweist, die dazu ausgebildet ist, einen oder mehrere Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung einer Referenzwinkellage auszuführen. Sie ist insbesondere dazu ausgebildet, einen Erkennungsbetrieb für die Referenzwinkellage auszuführen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
1: Eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2: Ein Kraftstofffördersystem für einen Verbrennungsmotor mit einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe und einer Steuereinheit;
3–11: Ablaufdarstellungen für den Betrieb einer Hochdruckpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während einer Iteration;
12: Darstellungen zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen einer Betätigung eines Einlass-Steuerventils und dem sich ergebenden Ausspeiseverhalten einer Hochdruckpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel während einer Iteration;
13: Ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Betrieb einer Hochdruckpumpe;
14: Diagramme zur Erläuterung eines Zusammenhangs zwischen einer Betätigung des Einlass-Steuerventils und dem sich ergebenden Ausspeiseverhalten einer Hochdruckpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel über mehrere Iterationen;
15: Eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
16: Diagramme zur Erläuterung des Zusammenhangs einer Betätigung des Einlass-Steuerventils und dem sich ergebenden Ausspeiseverhalten einer Hochdruckpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel während einer Iteration;
17: Eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe sowie eine Hochdruckpumpe.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Hochdruckpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Schnittdarstellung. Die Hochdruckpumpe (100) umfasst einen Pumpenkörper (103), der eine Druckkammer (102) bildet. Der Pumpenkörper (103) kann aus einem beliebigen Material gebildet sein. Er kann insbesondere aus einem Metallguss gefertigt sein.
Die Hochdruckpumpe (100) umfasst ein Einlass-Steuerventil (104), das eine Verbindung zwischen einer Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) öffnet und schließt. Das Einlass-Steuerventil (104) weist bevorzugt einen Ventilkörper (114) auf, der eine Einlassseite der Druckkammer (102) dicht verschließen kann. Der Ventilkörper (114) kann in die Druckkammer (102) hineinragen, wobei ein Ventilkopf des Ventilkörpers (114) zum Schließen des Ventils (104) versetzt wird. Das Einlass-Steuerventil (104) gemäß 1 ist in seiner Öffnungsrichtung elastisch vorgespannt und kann durch Energiebeaufschlagung eines Aktuators (116) entgegen der elastischen Vorspannung geschlossen werden. Die elastische Vorspannung bewirkt bevorzugt eine Bewegung des Ventilkörpers (114) zu der Druckkammer (102) hin. Die elastische Vorspannung kann beliebig erzeugt sein. Sie kann insbesondere durch eine Ventilfeder (118) erzeugt sein. In dem Ausführungsbeispiel von 1 ist eine Ventilfeder (118) an einem Ende des Ventilkörpers (114) angeordnet, das der Druckkammer (102) gegenüber liegt.
Die Hochdruckpumpe (100) umfasst ein Auslass-Ventil (106), das eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und einer Auslasspassage (122) öffnet und schließt. Das Auslass-Ventil (106) kann beliebig ausgebildet sein. Es kann insbesondere ein passives Ventil, wie beispielsweise ein Rückschlagventil sein. Das in 1 dargestellte Auslass-Ventil (106) weist einen Auslassventilkörper (124) auf, der eine zur Auslasspassage (122) gerichtete Öffnung der Druckkammer (102) verschließen kann. Der Auslassventilkörper (124) wird durch eine Ventilfeder (126) zur Druckkammer (102) hin mit einer elastischen Vorspannung beaufschlagt.
Für das Einlass-Steuerventil (104) wird in den Figuren auch die Abkürzung (PCV) für „pre-charge control valve“ verwendet. Ebenso wird die Abkürzung (OV) für das Auslassventil (englisch: „outlet valve“) verwendet.
Das Auslassventil (106) weist bevorzugt einen Schwellenwert (P_OV*) auf, bei dem das Auslassventil (106) öffnet. Der Schwellenwert (P_OV*) ist abhängig von der Ausbildung des Auslassventils (106), insbesondere von der elastischen Vorspannung. Je höher die elastische Vorspannung gewählt wird, desto höher ist der Schwellenwert (P_OV*). Das Auslassventil (106) öffnet, wenn ein Speicherdruck (Pc) in der Druckkammer (102) höher ist, als der Schwellenwert (P_OV*). Im Folgenden wird angenommen, dass ein Druck (Pr) in der Auslasspassage (122) während eines Dauerbetriebs der Hochdruckpumpe (100) vergleichsweise geringe Änderungen erfährt.
Der Schwellenwert (P_OV*) ist im Folgenden definiert als derjenige Druck (Pc) in der Druckkammer (102), bei dem die Bedingungen für ein Öffnen des Auslassventils (106) vorliegen, bei dem also die Kraft, die durch eine Druckdifferenz (Pc – Pr) zwischen Druckkammer (102) und der Auslasspassage (122) erzeugt wird, größer oder gleich der Schließkraft (F_OV) der Ventilfeder (126) ist. Es gilt also die folgende Beziehung: P * / OV = P_C|ΣF = F_OV + P_r·A_Outlet-side – P_C·A_Chamber-side = 0 Mit: P * / OV = f(P_r) ≈ const.
Das Einlass-Steuerventil (104) ist durch den Aktuator (116) betätigbar. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 wird das Einlass-Steuerventil (104) bei einer Betätigung des Aktuators (116) geschlossen. Hierdurch wird die Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und der Einlasspassage (120) geschlossen, sodass kein Treibstoff über das Einlass-Steuerventil (104) fließen kann.
Wenn ein Druck (Pc) in der Druckkammer (102) größer wird als ein Schwellenwert (P_PCV*), bleibt das Einlass-Steuerventil (104) auch dann geschlossen, wenn der Aktuator (116) nicht mehr bestromt wird. Der Schwellenwert (P_PCV*) gibt einen Druck (Pc) in der Druckkammer (102) an, ab dessen Überschreitung durch eine Druckdifferenz (Pc – Pf) zwischen Druckkammer (102) und Einlasspassage (120) eine Kraft in Schließrichtung auf den Ventilkörper (114) ausgewirkt wird, die größer ist, als die öffnende Kraft (F_PCV) der Ventilfeder (118). Es gilt also die folgende Beziehung: P * / PCV = P_C|ΣF = F_PCV + P_f·A_Inlet-side – P_C·A_Chamber-side = 0 Mit: P * / PCV = f(P_f) ≈ const.
Das Volumen der Druckkammer (102) kann durch eine Hebe- und Senkbewegung eines Pumpenkolbens (108) (= Kompressionsmittel) verändert werden. Der Pumpenkolben (108) kann bevorzugt direkt eine Begrenzung der Druckkammer (102) bilden. Wenn der Pumpenkolben (108) eine Hebebewegung ausführt, d.h. wenn er zu der Druckkammer (102) bewegt hin wird, wird das Volumen der Druckkammer (102) verringert. Wenn sich in der Druckkammer (102) während einer Hebebewegung des Kolbens (108) Kraftstoff befindet und die Druckkammer (102) nach außen verschlossen ist, d.h. wenn das Einlass-Steuerventil (104) und das Auslassventil (106) geschlossen sind, wird der Kraftstoff komprimiert und mit Druck beaufschlagt. Der mit Druck beaufschlagte Kraftstoff wird im Weiteren als Hochdruckkraftstoff bezeichnet. Der Hochdruckkraftstoff wird zu der Auslasspassage (120) ausgespeist, wenn das Auslassventil (106) geöffnet ist.
Der Pumpenkolben (108) wird bevorzugt durch eine Nockenwelle (110) angetrieben. Die Nockenwelle (110) kann ein, zwei, drei oder mehr Nocken aufweisen. Wenn die Nocken an einem zu der Nockenwelle weisenden Ende des Pumpenkolbens (108) entlang gleiten bewirken sie eine Hebe- oder Senkbewegung des Pumpenkolbens (108). In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 weist die Nockenwelle (110) zwei Nocken auf, die identisch geformt sind und bezüglich der Rotationsachse der Nockenwelle (110) um 180° versetzt sind. Bei einer Halbdrehung der Nockenwelle (110) führt der Pumpenkolben (108) ein erstes Intervall einer Hebe- und Senkbewegung aus. Bei einer weiteren Drehung der Nockenwelle (110) führt der Pumpenkolben (108) ein zweites Intervall einer Hebe- und Senkbewegung aus.
Der Pumpenkolben (108) kann beliebig ausgebildet sein. Er kann bevorzugt eine Walze aufweisen, die mit einer Nocke der Nockenwelle (110) kämmt. Der Pumpenkolben (108) kann ferner ein Rückstellelement aufweisen, das den Pumpenkolben (108) in Richtung der Nockenwelle (110) drängt. Ein solches Rückstellelement kann insbesondere eine Kolbenfeder (112) sein.
In 2 ist Kraftstoffförderungssystem eines Verbrennungsmotors dargestellt, in dem eine Hochdruckpumpe (100) bevorzugt eingesetzt sein kann. Das Kraftstoffförderungssystem eines Verbrennungsmotors kann beliebig ausgebildet sein. Es weist bevorzugt einen Kraftstofftank (128), eine Speisepumpe (130), eine Hochdruckpumpe (100), einen Hochdruck-Akkumulator (132) und einen oder mehrere Kraftstoffinjektoren (134) auf. In dem Kraftstofftank (128) wird Kraftstoff insbesondere Diesel-Kraftstoff, gespeichert. Der Kraftstoff wird durch eine Speisepumpe (130) zu der Hochdruckpumpe (100) gespeist. Die Speisepumpe (130) kann bevorzugt als Saugpumpe ausgebildet sein und den Kraftstoff als Niederdruckkraftstoff mit einem Speisedruck (Pf) zu der Einlasspassage (120) der Hochdruckpumpe (100) fördern. Der Speisedruck (Pf) in der Einlasspassage (120) kann beispielsweise durch einen Speisedrucksensor (144) ermittelt werden. Der Speisedrucksensor (144) kann bevorzugt an der Speisepumpe (130) angeordnet sein. Alternativ kann er an der Hochdruckpumpe (100) oder an einem Bereich zwischen der Speisepumpe (130) und der Hochdruckpumpe (100) angeordnet sein.
Der Niederdruckkraftstoff wird über das Einlass-Steuerventil (104) von der Einlasspassage (120) in die Druckkammer (102) gelassen. In der Druckkammer (102) kann der Kraftstoff durch den Pumpenkolben (108) mit Druck beaufschlagt werden. Der Hochdruckkraftstoff kann über das Auslassventil (106) zu der Auslasspassage (122) hin ausgespeist werden und insbesondere in dem Hochdruck-Akkumulator (132) gespeichert werden. Der Hochdruck-Akkumulator (132) kann beliebig ausgebildet sein. Er kann insbesondere als Common-Rail ausgebildet sein. Alternativ können ein anders gebildeter Hochdruck-Akkumulator oder mehrere Hochdruck-Akkumulatoren (132) vorgesehen sein, die beispielsweise jeweils einem Kraftstoffinjektor (134) zugeordnet sind. Der in dem Hochdruck-Akkumulator (132) gespeicherter Kraftstoff wird zu einem oder mehreren Kraftstoffinjektoren (134) gespeist, die den Kraftstoff in die Brennkammer (136) eines Verbrennungsmotors einspritzen.
Durch eine Verbrennung des Kraftstoffs werden ein oder mehrere Motorkolben (138) angetrieben, wobei eine Drehbewegung einer Kurbelwelle (140) erzeugt wird. Die Drehbewegung der Kurbelwelle (140) kann bevorzugt über einen Kurbelwinkelsensor (148) erfasst werden. Die Kurbelwelle (140) ist bevorzugt über eine mechanische Verbindung mit der Nockenwelle (110) der Hochdruckpumpe (100) verbunden. Die mechanische Verbindung (150) kann beliebig ausgebildet sein. Sie kann insbesondere als ein Getriebe, wie beispielsweise ein Kettengetriebe, ein Zahngetriebe oder ein Riemengetriebe ausgebildet sein. Durch eine Drehbewegung der Kurbelwelle (140) wird in definierter Weise eine Drehbewegung der Nockenwelle (110) der Hochdruckpumpe (100) erzeugt. Die mechanische Verbindung (150) muss jedoch nicht schlupffrei ausgebildet sein und es kann ein beliebiger Versatzwinkel zwischen der Kurbelwelle (140) und der Nockenwelle (110) bestehen. Folglich kann die Hochdruckpumpe (100) mit einer beliebigen Einbaulage der Nockenwelle (110) angebracht werden.
Eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) wird durch einen Rotationssensor direkt oder indirekt erfasst. Die Hochruckpumpe (100) kann einen eigenen Rotationssensor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) über einen Rotationssensor (148) erfasst werden, der eine Drehbewegung der Kurbelwelle (140) erfasst. Die Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) kann in einem solchen Fall über das Übersetzungsverhältnis der mechanischen Verbindung (150) aus dem Signal des Rotationssensors (148) berechnet werden. Alternativ ist eine beliebige andere direkte oder indirekte Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) möglich.
Die Hochdruckpumpe (100) weist bevorzugt eine Steuereinheit (146) auf. Die Steuereinheit (146) kann Bestandteil der Hochdruckpumpe (100) sein oder von dieser getrennt vorliegen. Die Steuereinheit (146) kann ferner als Teil einer anderen Steuereinheit, insbesondere als Teil einer elektronischen Steuereinheit einer Motorsteuerung ausgebildet sein. Die Steuereinheit (146) ist dazu ausgebildet, das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100) zu überwachen und in Abhängigkeit der Veränderung des Ausspeiseverhaltens bei einer iterativ veränderten Ansteuerung des Einlass-Steuerventils (104) einer Referenzwinkellage (τ_ref) der Nockenwelle (110) zu bestimmen.
Gemäß der Erfindung ist kein Sensor zur Erfassung der absoluten Orientierung der Nockenwelle (110) erforderlich. Es wird vielmehr lediglich eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) erfasst, was mit einem deutlich geringeren sensorischen Aufwand möglich ist.
In den 3 bis 11 wird der Betrieb der Hochdruckpumpe (100) während eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) verdeutlicht. Hierbei werden besondere Betriebszustände
bis
durchlaufen. In den 3 bis 11 ist jeweils ein Zustand des Stellgrößenwerts C(PCV) für das Einlass-Steuerventil (104) angegeben. „C(PCV) = OFF“ bedeutet, dass der Aktuator (116) des Einlass-Steuerventils (104) nicht bestromt wird. „C(PCV) = ON“ bedeutet, dass der Aktuator (116) bestromt wird und ein Schließen des Einlass-Steuerventils (104) bewirkt. Hierbei wird der Ventilkörper (114) bewegt, wodurch die Verbindung zwischen der Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) geschlossen wird. In den 3 bis 11 ist ferner jeweils eine Schnittdarstellung gezeigt, die die Druckkammer (102) und den Zustand des Einlass-Steuerventils (104), des Auslassventils (106) und des Pumpenkolbens (108) beinhaltet. Unterhalb dieser Schnittdarstellung sind jeweils besondere Zustände oder Veränderungen des Drucks (Pc) in der Druckkammer (102), des Speisedrucks (Pf) in der Einlasspassage (120) und des Speicherdrucks (Pr) in der Auslasspassage (122) angegeben.
3 (Zustand
) kennzeichnet einen Zustand, bei dem sich der Pumpenkolben (108) am Beginn einer Senkbewegung befindet. Der Pumpenkolben (108) bewegt sich nach unten, wobei das Volumen der Druckkammer (102) vergrößert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Stellgrößenwert C(PCV) = OFF, sodass keine Aktuierung des Einlass-Steuerventils (104) erfolgt. Das Einlass-Steuerventil (104) der Hochdruckpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist ein selbstöffnendes Ventil. In 3 befindet es sich in dem geöffneten Zustand. Somit fließt Niederdruckkraftstoff aus der Einlasspassage (120) in die Druckkammer (102) ein. Der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) ist etwa gleich dem Speisedruck (Pf) in der Einlasspassage (120).
In 4 (Zustand
) befindet sich der Pumpenkolben (108) am Ende der Senkbewegung, also an der Position, bei der das Volumen der Druckkammer (102) maximal ist. Der Stellgrößenwert C(PCV) für das Einlass-Steuerventil (104) ist noch immer OFF. Demzufolge bleibt das Einlass-Steuerventil (104) geöffnet.
5 (Zustand
zeigt einen Zustand der Hochdruckpumpe (100) zu Beginn einer Hebebewegung des Pumpenkolbens (108). Der Stellgrößenwert C(PCV) ist auch in diesem Fall noch OFF. Infolgedessen wird das Einlass-Steuerventil (104) nicht betätigt und bleibt geöffnet. Bei einer Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) wird das Volumen der Druckkammer (102) verringert. Da eine Verbindung zwischen der Druckkammer und der Einlasspassage (120) geöffnet ist, wird hierbei Kraftstoff aus der Druckkammer (102) in die Einlasspassage (120) zurück verschoben. Eine Kompression findet in der Druckkammer (102) noch nicht statt.
In 6 (Zustand
wird der Stellgrößenwert C(PCV) für das Einlass-Steuerventil (104) auf ON gesetzt. Hierdurch wird das Einlass-Steuerventil (104) betätigt und geschlossen, sodass zwischen der Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) kein Kraftstoff passieren kann. Bei einer weiteren Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) wird somit der in der Druckkammer (102) eingeschlossene Kraftstoff komprimiert und mit Druck beaufschlagt. Hierbei steigt der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) an.
7 (Zustand
) zeigt einen Zustand der Hochdruckpumpe (100) im weiteren Verlauf der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108). Durch die Veränderung der Hubhöhe (∆h) im Übergang von 6 zu 7 (Zustand
zu
erfolgt eine weitere Kompression des Kraftstoffs in der Druckkammer (102). Der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) steigt dabei über einen Schwellenwert (P_PCV*) an. Wie oben definiert, gibt der Schwellenwert (P_PCV*) einen Druck (Pc) in der Druckkammer (102) an, ab dessen Überschreitung das Einlass-Steuerventil (104) geschlossen bleibt, obwohl keine weitere Bestromung des Aktuators (116) erfolgt.
Bei dem Zustand der Hochdruckpumpe gemäß 8 (Zustand
) ist der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) so weit angestiegen, dass er den Schwellenwert (P_OV*) überschreitet. Wie oben beschrieben wurde, ist der Schwellenwert (P_OV*) definiert als derjenige Druck (Pc) in der Druckkammer (102), bei dem eine Druckdifferenz (Pc – Pr) zwischen der Druckkammer (102) und der Auslasspassage (122) eine so große Kraft auf den Auslassventilkörper (124) bewirkt, dass dieser in einer Öffnungsrichtung des Auslassventils (106) verschoben wird. Durch das Öffnen des Auslassventils (106) wird eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und der Auslasspassage (122) freigegeben (geöffnet).
9 (Zustand
) kennzeichnet einen Zustand der Hochdruckpumpe (100), bei dem der Pumpenkolben (108) das Ende der Hebebewegung erreicht. Zwischen dem Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils (106) (Zustand
) und dem Erreichen des Endes der Hebebewegung (Zustand
) findet die Ausspeisung des Kraftstoffs aus der Hochdruckpumpe statt. Hierbei wird der Hochdruckkraftstoff aus der Druckkammer (102) über die Auslasspassage (122) bevorzugt zu dem Hochdruck-Akkumulator (132) befördert und dort eingespeichert. Während der Ausspeisephase steigt der Speicherdruck (Pr) in der Auslasspassage (122) an.
10 (Zustand
) zeigt einen Zustand der Hochdruckpumpe (100), bei dem der Pumpenkolben (108) eine Senkbewegung beginnt. Durch die Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) wird das Volumen der Druckkammer (102) vergrößert. Hierdurch fällt der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) wieder ab. Sobald der Druck (Pc) den Schwellenwert (P_OV*) unterschreitet, schließt das Auslassventil (106). Durch die weitere Senkbewegung (108) des Pumpenkolbens sinkt auch der Druck (Pc) weiter. Er unterschreitet im weiteren Verlauf der Senkbewegung auch den Schwellenwert (P_PCV*), sodass das selbstöffnende Einlass-Steuerventil (104) durch die elastische Vorspannung geöffnet wird und eine Verbindung zwischen der Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) freigegeben wird.
11 (Zustand
) zeigt einen Zustand der Hochdruckpumpe (100) im weiteren Verlauf der Senkbewegung des Pumpenkolbens (108). Das Einlass-Steuerventil (104) ist weiterhin geöffnet, sodass erneut Kraftstoff aus der Einlasspassage (120) in die Druckkammer (102) einfließen kann. Bei einer weiteren Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) wird der Zustand gemäß 3 (Zustand
) wieder erreicht, woraufhin sich die in 3 bis 11 (Zustände
bis
) erläuterten Abläufe wiederholen.
Die in den 3 bis 11 dargestellten Abläufe werden in den Diagrammen von 12 in einer Übersicht verdeutlicht, wobei auch hier die Zustände
bis
gekennzeichnet sind. Das oberste Diagramm von 12 stellt einen Verlauf des Hubs (h) des Pumpenkolbens (108) dar. Der Verlauf wird durch die Form der Nocken auf der Nockenwelle (110) bestimmt und kann durch einen Fachmann den Bedürfnissen des Anwendungsfalls angepasst sein. Der Verlauf des Hubs (h) von einem Minimalwert zu dem Maximalwert (h_max) wird als Hebebewegung bezeichnet. Der Verlauf vom Maximalwert (h_max) zum Minimalwert wird als Senkbewegung bezeichnet.
Das zweite Diagramm von 12 stellt einen Verlauf des Stellgrößenwerts C(PCV) für das Einlass-Steuerventil (104) dar. Wenn C(PCV) = ON gesetzt wird, wird der Aktuator (116) bestromt. Hierdurch wird das Einlass-Steuerventil (104) geöffnet. Wenn der Stellgrößenwert C(PCV) = OFF ist, erfolgt keine Bestromung des Aktuators (116). Ob das Einlass-Steuerventil (104) in diesem Fall öffnet oder geschlossen bleibt, hängt von der Druckdifferenz zwischen dem Druck (Pc) in der Druckkammer (102) und dem Speisedruck (Pf) in der Einlasspassage (120) ab.
In dem dritten Diagramm von 12 ist der Zustand S(PCV) des Einlass-Steuerventils (104) dargestellt. Der Zustand kann geöffnet („open“) oder geschlossen („closed“) sein.
In dem vierten Diagramm von 12 ist der Zustand S(OV) des Auslassventils (106) dargestellt. Auch dieser kann geöffnet („open“) oder geschlossen („closed“) sein.
In dem füften Diagramm von 12 ist ein Verlauf des Drucks (Pc) in der Druckkammer (102) der Hochdruckpumpe (100) dargestellt, der sich für die in 12 beispielhaft gewählte Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) ergibt. Der Druck (Pc) erhöht sich dabei zunächst ausgehend von einem niedrigsten Wert, der im Wesentlichen dem Speisedruck (Pf) entspricht, mit dem Kraftstoff aus der Einlasspassage (120) in die Druckkammer (102) gespeist wird. Er überschreitet im weiteren Verlauf den Schwellenwert (P_PCV*) sowie den Schwellenwert (P_OV*). Sobald der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) den Schwellenwert (P_PCV*) überschritten hat, bleibt das Einlass-Steuerventil (104) auch ohne eine Bestromung des Aktuators (116) geschlossen. Wenn der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) den Schwellenwert (P_OV*) überschreitet, öffnet sich das Ausspeiseventil (106), sodass eine Ausspeisung aus der Druckkammer (102) zu der Auslasspassage (122) hin erfolgt. Die Ausspeisung findet so lange statt, bis der Druck (Pc) wieder unter den Schwellenwert (P_OV*) abfällt, bei dem das Auslassventil (106) schließt.
In dem untersten Diagramm von 12 ist ein Verlauf des Speicherdrucks (Pr) in der Auslasspassage (122) dargestellt. Während der Ausspeisung von Kraftstoff aus der Druckkammer (102), also solange der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) höher ist als der Schwellenwert (P_OV*) erhöht sich der Speicherdruck (Pr) in der Auslasspassage (122) infolge der Ausspeisung des Hochdruckkraftstoffs. Der Betrag der Druckerhöhung (∆Pr) hängt im Wesentlichen von der Menge des ausgespeisten Hochdruckkraftstoffs ab. Je mehr Kraftstoff während der Kompressionsphase in der Druckkammer (102) eingeschlossen ist, desto länger findet die Ausspeisung statt und desto höher ist die Änderung (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122).
Alle Diagramme in 12 sind bezogen auf dieselbe Abszisse, auf der der tatsächliche Drehwinkel (φ) der Nockenwelle (110) abgebildet ist. Wenn die Nockenwelle (110), wie in 1 dargestellt, zwei identische und im Winkel von 180° zueinander versetzte Nocken aufweist, beträgt das Intervall einer Hebe- und Senkbewegung: 1π (bzw. 180° Differenz in der Winkellage). Der tatsächliche Drehwinkel (φ) beschreibt zu jedem Zeitpunkt den momentanen Drehwinkel der Nockenwelle (110) und somit die tatsächliche Winkellage (τ) innerhalb des Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung.
Wenn ein Referenzdrehwinkel (φ₀) der Nockenwelle bekannt ist und die Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) erfasst wird, kann der tatsächliche Drehwinkel (φ) der Nockenwelle (110) zu jedem Zeitpunkt nach der folgenden Gleichung ermittelt werden: φ = ∫ωt·dt + φ₀
Die momentane tatsächliche Winkellage (τ) kann bei bekannter Ausbildung der Nockenwelle (110) jederzeit aus den geometrischen Verhältnissen und der Verteilung von Nocken auf der Nockenwelle (110) hergeleitet werden. Bei der in 1 dargestellten Nockenwelle (110) ergibt sich beispielsweise die Winkellage (τ) aus der folgenden Gleichung: τ = φmod180° = φ – | φ / 180°|·180°
In 12 ist ein Betrieb der Hochdruckpumpe (100) dargestellt, bei dem das Einlass-Steuerventil (104) bei einer Winkellage (τ_a) (Zustand
) betätigt wird (C(PCV) = ON). Zu diesem Zeitpunkt bzw. zu dieser Winkellage (τ_a) schließt auch das Einlass-Steuerventil (114) (S(PCV) = closed), sodass eine Druckbeaufschlagung des in der Druckkammer (102) eingeschlossenen Kraftstoffvolumens stattfindet. In dem Beispiel von 12 ist die Winkellage (τ_a) innerhalb der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) gewählt. Durch die Druckbeaufschlagung steigt der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) an und überschreitet den Schwellenwert (P_PCV*). Die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) erfolgt ausgehend von der Winkellage (τ_a) für die Dauer eines Winkelintervalls (Φ). Wenn beim Ablauf des Winkelintervalls (Φ) der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) den Schwellenwert (P_PCV*) überschritten hat, bleibt das Einlass-Steuerventil (104) geschlossen, so dass der Zustand S(PCV) = closed über ein zusätzliches Winkelintervall (Φ_hold) bestehen bleibt. Eine Druckbeaufschlagung findet während des Gesamtwinkelintervalls (Φ + Φ_hold) (zwischen Zuständen
und
) statt, während dem das Einlass-Steuerventil (104) geschlossen ist.
Wenn die Winkellage (τ_a) der Betätigung des Einlass-Steuerventils im Vergleich zu dem in 12 dargestellten Beispiel nach vorne versetzt wird, wird die Menge des in der Druckkammer (102) während der Druckbeaufschlagung enthaltenen Kraftstoffs erhöht. Hierdurch findet eine längere Ausspeisung statt und es ist ein höherer Druckanstieg (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122) zu erwarten. Wird die Winkellage (τ_a) der Betätigung jedoch nach hinten versetzt, wird entsprechend weniger Kraftstoff in der Druckkammer (102) während der Druckbeaufschlagung eingeschlossen, sodass eine kürzere Ausspeisung erfolgt und ein geringerer Anstieg (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122) stattfindet. Durch die Veränderung der Winkellage (τ_a) der Betätigung innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) kann somit das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100) beeinflusst werden.
Bei dem in 12 dargestellten Beispiel wurde davon ausgegangen, dass für die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) ein tatsächlicher Drehwinkel (φ) der Nockenwelle (110) bekannt oder erfassbar ist, um den Zusammenhang zwischen der Winkellage (τ_a) der Betätigung und dem zu erwartenden Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100) zu verdeutlichen.
Im Folgenden wird davon ausgegangen, dass der tatsächliche Drehwinkel (φ) der Nockenwelle (110) nicht bekannt ist. Es wird aufgezeigt, wie durch ein Verfahren zur Ermittlung einer Referenzwinkellage (τ_ref) ebenfalls eine exakte Bezugsgröße für die Steuerung oder Regelung des Ausspeiseverhaltens der Hochdruckpumpe (100) während eines Normalbetriebs erreicht werden kann, ohne dass es einer sensorischen Erfassung des tatsächlichen Drehwinkels (φ) der Nockenwelle (110) bedarf.
13 zeigt eine bevorzugte Ausbildung des Verfahrens zur Erkennung der Referenzwinkellage (τ_ref) in einem Ablaufdiagramm. In einem ersten Schritt S10 wird ermittelt, ob eine Referenzwinkellage (τ_ref) bekannt ist. Ist dies der Fall (S10: JA), schreitet die Verarbeitung zu einem Normalbetrieb (Schritt S28) fort. In einem Normalbetrieb der Hochdruckpumpe (100) kann das Ausspeiseverhalten beispielsweise durch die Steuereinheit (146) der Hochdruckpumpe (100) auf einen Soll-Wert gesteuert oder geregelt werden, wobei die Winkellage (τ_a) eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) während eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) auf die erforderliche Winkellage (τ) gesetzt wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass in einer Steuereinheit (146) eine Datenstruktur vorliegt, in der für die Hochdruckpumpe (100) zu jeder möglichen Winkellage (τ_a) einer Betätigung das entsprechend zu erwartende Ausspeiseverhalten abgelegt ist. Eine solche Datenstruktur kann beispielsweise als mathematische Funktion: Pr = f(τ) gebildet sein. Alternativ kann eine solche Datenstruktur in einer Wertetabelle oder in einem Kennfeld bestehen.
Wird in Schritt S10 festgestellt, dass eine Referenzwinkellage (τ_ref) nicht bekannt ist (S10: NEIN), so schaltet die Verarbeitung mit dem Funktionsblock „Erkennungsbetrieb“ fort. Im Schritt S12 wird eine beliebig angenommene Ausgangswinkellage (τ_Start) (oder alternativ ein Ausgangsdrehwinkel (φ_Start)) festgelegt. Ausgehend von dieser beliebig angenommenen Ausgangswinkellage (τ_Start) kann jede weitere Winkellage (τ) relativ bestimmt werden. Dies erfolgt bevorzugt darüber, dass eine hypothetische Winkellage (τ‘) (oder ein hypothetischer Drehwinkel (φ’)) erfasst wird. Die hypothetische Winkellage (τ’) ist für jeden Zeitpunkt mittels der folgenden Gleichung bestimmbar: τ‘ = ∫ωt·dt + τ_Start
Entsprechend ist der hypothetische Drehwinkel (φ‘) für jeden Zeitpunkt mittels der folgenden Gleichung bestimmbar: φ‘ = ∫ωt·dt + φ_Start
Wie oben ausgeführt wurde, kann aus dem hypothetischen Drehwinkel (φ’) kann bei Kenntnis der Ausbildung der Nockenwelle (110) jederzeit auf die hypothetische Winkellage (τ’) umgerechnet werden und umgekehrt.
Im Folgenden wird aus Gründen der einfacheren Lesbarkeit darauf verzichtet, stets eine Unterscheidung zwischen hypothetischer Winkellage (τ‘) und hypothetischem Drehwinkel (φ‘) vorzunehmen. Soweit Vorgänge innerhalb des Funktionsblocks „Erkennungsbetrieb“ betroffen sind, ist die hypothetische Winkellage (τ‘) gemeint.
Sobald eine Referenzwinkellage (τ_ref) ermittelt wurde, kann in einem Normalbetrieb (Schritt S28) eine Steuerung oder Regelung mit Bezug auf den tatsächlichen Drehwinkel (φ) bzw. die tatsächliche Winkellage (τ) oder auf den hypothetischen Drehwinkel (φ’) bzw. die hypothetische Winkellage (τ’) erfolgen, wobei dazwischen jeweils eine Phasenverschiebung vorliegt, die durch die Referenzwinkellage (τ_ref) bestimmbar ist.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Form der Erfassung der Referenzwinkellage (τ_ref) beschrieben. Nachdem in Schritt S12 eine Ausgangswinkellage τ_start festgelegt worden ist wird diese auch für eine erste Iteration als die Winkellage (τ_i) für die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) festgesetzt. Demzufolge wird in Schritt S12 festgesetzt: τ_i = τ_Start.
In Schritt S14 wird bei der Winkellage (τ_i) der momentane Speicherdruck (Pr) in der Auslasspassage (122) ermittelt. Ebenfalls wird bei der Winkellage (τ_i) in Schritt S16 das Einlass-Steuerventil (104) betätigt, d.h. S(PCV) = ON gesetzt. Die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) wird während der Dauer eines Winkelintervalls (Φ) beibehalten, d.h. nach Ablauf des Winkelintervalls (Φ) wird der Stellgrößenwert C(PCV) für das Einlass-Steuerventil (104) auf OFF gesetzt.
In Schritt S18 wird das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100) infolge der Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) gemäß Schritten S14 und S16 erfasst. Bei dem in 13 gezeigten Beispiel wird in S16 geprüft, ob ein Anstieg (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122) aufgetreten ist. Wenn dies der Fall ist (S18: JA), schreitet die Verarbeitung zu Schritt S24 fort. Dort wird eine nächste Winkellage (τ_next) für die nächste Iteration (i) innerhalb des Erkennungsbetriebs festgesetzt. Die nächste Winkellage (τ_next) kann grundsätzlich beliebig gewählt werden. Bei dem in 13 gezeigten Beispiel wird die nächste Winkellage (τ_next) bevorzugt derart gewählt, dass die nächste Winkellage (τ_next) ausgehend von der Ausgangswinkellage (τ_Start) um einen Differenzwinkel (∆φ_i) zeitlich nach vorne versetzt wird. Der Wert des Differenzwinkels (∆φ_i) wird bei jeder Iteration (i) erhöht. In der Folge wird also eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) bei jeder Iteration (i) zu einem früheren Zeitpunkt bzw. zu einer früheren Winkellage (τ) ausgeführt.
In Schritt (S24) kann ggfs. eine Rücksetzung des Speicherdrucks (Pr) erfolgen. Die Rücksetzung kann in beliebiger Weise bewirkt werden. Sie dient dazu, dass auch bei einem Erkennungsbetrieb mit vielen Iterationen (i) der Speicherdruck (Pr) nicht zu hoch ansteigt. Die Rücksetzung kann beispielsweise derart bewirkt werden, dass Kraftstoff aus dem Hochdruck-Akkumulator (132) abgelassen wird. Das Ablassen erfolgt bevorzugt derart, dass der Kraftstoff aus dem Hochdruck-Akkumulator (132) durch eine Rückführleitung (nicht dargestellt) zum Kraftstofftank (128) gespeist wird. Das Ablassen kann solange erfolgen, bis der Speicherdruck (Pr) auf einen bestimmten Schwellenwert abgesunken ist. Der Schwellenwert kann beliebig gewählt sein. Alternativ kann der Speicherdruck (Pr) bis auf den Speisedruck (Pf) reduziert werden.
Dann wird die nächste Iteration (i) mit der Winkellage τ_i = τ_next gemäß den vorbeschriebenen Schritten S14 bis S18 durchgeführt. Wird nach dem Ablauf dieser Iteration in Schritt S18 wiederum ein Anstieg (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage festgestellt, wiederholt sich der eben beschriebene Vorgang, d.h. die Verarbeitung schaltet erneut (S18: JA) zu Schritt S24 fort.
Wird jedoch in Schritt S18 kein erneuter Anstieg (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122) festgestellt, so schreitet die Verarbeitung zu Schritt S20 fort (S18: NEIN). In Schritt S20 wird überprüft, ob in der vorhergehenden Iteration (i-1) ein Anstieg des Speicherdrucks (∆Pr_i-1) feststellbar war. Ist dies nicht der Fall (S20: NEIN) schreitet die Verarbeitung zu Schritt S22 fort, der im Wesentlichen mit Schritt S24 übereinstimmt. Es wird also erneut eine nächste Winkellage (τ_next) für die nächste Iteration festgelegt. Daraufhin werden die Schritte S14 bis S18 erneut ausgeführt.
Ist das Ergebnis in Schritt S20 jedoch positiv (S20: JA), d.h. wurde bei der aktuellen Iteration (i) ein Anstieg (∆Pr_i) nicht festgestellt (S18: NEIN) während in der vorhergehenden Iteration (i-1) ein Anstieg (∆Pr_i-1) feststellbar war (S20: JA), so wird angenommen, dass die Winkellage (τ_i-1) der vorhergehenden Iteration (i-1) die früheste Winkellage innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) ist, von der ausgehend eine Steuerung oder Regelung des Ausspeiseverhaltens der Hochdruckpumpe (100) durchführbar ist. Es wird insbesondere in Schritt S26 die Winkellage (τ_i-1) er vorhergehenden Iteration (i-1) als die Referenzwinkellage (τ_ref) festgelegt (τ_ref = τ_i-1).
Diese Referenzwinkellage (τ_ref) kann dazu genutzt werden, die Phasenverschiebung zwischen der hypothetischen Winkellage (τ’) und der tatsächlichen Winkellage (τ) innerhalb eines Intervalls einer Hub- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) zu bestimmen. Dasselbe gilt für die Phasenverschiebung zwischen einem hypothetischen Drehwinkel (φ’) und dem tatsächlichen Drehwinkel (φ) der Nockenwelle (110).
In 14 ist die Ausführung des Verfahrens gemäß 13 über mehrere Iterationen (i = 0 bis 5) dargestellt. In dem obersten Diagramm von 14 ist der Verlauf des Hubs (h) des Pumpenkolbens (108) mit Bezug auf den tatsächlichen Drehwinkel (φ) dargestellt. Darunter ist die um eine zunächst unbekannte Phase verschobene Abszisse für den hypothetischen Drehwinkel (φ’) dargestellt. Dazwischen sind die tatsächliche Winkellage (τ) und die hypothetische Winkellage (τ‘) angetragen, die ebenso durch die unbekannte Phasenverschiebung versetzt sind. In den unteren Diagrammen sind wiederum ein Stellgrößenwert C(PCV) für eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104), ein Status S(PCV) des Einlass-Steuerventils (104) sowie ein Verlauf des Speicherdrucks (Pr) in der Auslasspassage (122) dargestellt. Diese Diagramme sind jeweils auf die Abszisse für den hypothetischen Drehwinkel (φ’) bezogen. In 14 wird ein Verlauf von sechs Intervallen einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) betrachtet. Wenn von der in 1 dargestellten Nockenwelle (110) ausgegangen wird, entspricht dies drei vollen Drehungen der Nockenwelle (110), also einem tatsächlichen Drehwinkel von 6π (entspricht 1080° oder 3 × 360°).
Bei einer ersten Iteration (i = 0) wird die Ausgangswinkellage (τ_start) festgelegt. Diese ist beliebig gewählt. Die Ausgangswinkellage (τ_start) wird für die Durchführung der ersten Iterationen (i = 0) als Winkellage (τ₀) übernommen. Bei dieser Iteration (i = 0) findet eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) zu einem späten Zeitpunkt in der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) statt. Es befindet sich also nur eine sehr geringe Kraftstoffmenge in der Druckkammer (102). Es wird daher bei der verbleibenden Kompression der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) nicht den Schwellenwert (P_OV*) für das Öffnen des Ausspeiseventils (106) überschreiten. Demzufolge findet keine Ausspeisung aus der Hochdruckpumpe (100) statt und es ist kein Anstieg (∆Pr₀) festzustellen. Bei der nächsten Iteration (i = 1) wird die nächste Winkellage (τ_next) um einen Differenzwinkel (∆φ₁) zeitlich nach vorne versetzt. Das bedeutet, die nächste Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) findet zu einem früheren Zeitpunkt während der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) statt. In dem gezeigten Beispiel erfolgt auch bei dieser Iteration (i = 1) kein Anstieg (∆Pr₁) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122).
Bei der wiederum nächsten Iteration (i = 2) wird die Winkellage (τ₂) entsprechend wieder nach vorne versetzt. Es erfolgt also erneut eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) zu einem relativ früheren Zeitpunkt in der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108). Diesmal tritt während der Iteration (i = 2) eine Ausspeisung aus der Druckkammer (102) auf. Das bedeutet, das Schließen der Einlass-Steuerventils (104) hat zu einem so frühen Zeitpunkt in der Hebebewegung stattgefunden, dass eine ausreichend große Kraftstoffmenge für eine Druckbeaufschlagung in der Druckkammer (102) vorliegt, damit der Druck (Pc) den Schwellenwert (P_OV*) für das Öffnen des Auslassventils (106) überschreitet. Die Menge ist jedoch noch nicht die maximale Menge, die für eine Kompression in der Druckkammer (102) enthalten sein kann. Dementsprechend liegt bei der Iteration (i = 2) ein vergleichsweise geringer Anstieg (∆Pr₂) vor.
In den nächsten Iterationen (i = 3 und i = 4) wird derselbe Vorgang bei jeweils früheren Winkellagen (τ₃) und (τ₄) ausgeführt, wobei ein jeweils höherer Anstieg (∆Pr₃ und ∆Pr₄) des Speicherdrucks in der Auslasspassage feststellbar ist. Bei der Iteration (i = 5) wird die Winkellage (τ₅) für die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) erneut nach vorne versetzt. Sie liegt hier jedoch so früh, dass das Schließen der Druckkammer (102) noch zum Ende der Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) erfolgt. In diesem Fall liegt nach einem Ablauf des Winkelintervalls (Φ) in der Druckkammer (102) ein Druck (Pc) vor, der noch nicht den Schwellenwert (P_PCV*) überschreitet. Daher öffnet sich das Einlass-Steuerventil (S(PCV) = OPEN) mit dem Ablauf des Winkelintervalls (Φ), sodass keine weitere Kompression des Kraftstoffs in der Druckkammer (102) stattfindet und somit auch keine Ausspeisung erfolgt. Dementsprechend ist in der Iteration (i = 5) kein Anstieg (∆Pr₅) des Speicherdrucks feststellbar.
Bei dem Übergang von Iteration (i = 4) zu Iteration (i = 5) ist also feststellbar, dass die Winkellage der Iteration (i = 4) diejenige Winkellage ist, die als früheste Winkellage innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) nutzbar ist, um ein maximales Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100) zu erzielen. Es wird daher die Winkellage (τ₄) als die Referenzwinkellage (τ_ref) festgesetzt (τ_ref = τ₄).
In 14 wurde eine Ausführung des Verfahrens mit nur sechs Intervallen (i = 0 bis 5) beschrieben. Die Anzahl der Intervalle kann von diesem Beispiel in beliebiger Weise abweichen. Die Anzahl der Intervalle, die für eine Bestimmung der Referenzwinkellage (τ_ref) erforderlich ist, hängt insbesondere davon ab, wo sich die beliebig angenommene Anfangs-Winkellage (τ_Start) innerhalb des (anfänglich unbekannten) Verlaufs eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Pumpenkolbens (108) befindet. Sie ist ferner davon abhängig, um welchen Betrag der Differenzwinkel (∆φ_i) für jede Iteration verändert wird. Der Fachmann wird den Betrag des Differenzwinkels (∆φ_i) nach den Bedürfnissen des Anwendungsfalls anpassen. Er wird auch ggfs. vorsehen, zunächst einen Erfassungsbetrieb mit einer vergleichsweise groben Änderung des Differenzwinkels (∆φ_i) durchführen und dann ein oder mehrere Durchläufe des Erfassungsbetriebs anschließen. In diesen weiteren Durchläufen können Iterationen für die Erfassung einer immer genauer bestimmten Referenzwinkellage (τ_ref) innerhalb von Teil-Intervallen durchgeführt werden. Bei dem Beispiel von 14 können beispielsweise die Winkellagen (τ₄) und (τ₅) der Iterationen (i = 4 und 5) als die Grenzen eines solchen Teil-Intervalls sein.
In dem vorerwähnten Beispiel von 14 ist ersichtlich, dass die Winkellage (τ₄) der Iteration (i = 4) genau diejenige Winkellage ist, bei der ein Übergang zwischen einer Senkbewegung und einer Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) tatsächlich stattfindet. Die Erkennung dieses Übergagspunkts ist ein möglicher und bevorzugter Fall. Das Winkelintervall (Φ), während dessen eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) erfolgt, kann genau derjenigen Winkeldifferenz (∆φ) entsprechen, die durchlaufen wird, wenn das Einlass-Steuerventil (104) an dem tiefsten Punkt des Hubs (h) geschlossen wird und eine Aktuierung des Einlass-Steuerventils (104) bis zu dem Moment beibehalten wird, bei dem der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) den Schwellenwert (P_PCV*) überschreitet. Der tiefste Punkt des Hubs (h) ist genau an dem Übergang von einer Senkbewegung zu einer Hubbewegung. Wenn das Winkelintervall (Φ) dieser spezifizierten Winkeldifferenz (∆φ) entspricht, ist über das vorgenannte Verfahren exakt der Punkt des Übergangs zwischen einer Senkbewegung und einer Hubbewegung des Pumpenkolbens (108) und damit der Übergang zwischen zwei Nocken auf der Nockenwelle (110) ermittelbar. Folglich kann dann der tatsächliche Drehwinkel (φ) ermittelt werden.
Es kann jedoch alternativ auch ein anderes Winkelintervall (Φ) angenommen werden. Für eine Steuerung bzw. Regelung des Ausspeiseverhaltens der Hochdruckpumpe (100) kann eine Ermittlung des Übergangs zwischen einer Senkbewegung und einer Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) von Vorteil sein, um eine besonders genaue Steuerung des Ausspeiseverhaltens zu erreichen. Die Ermittlung dieses Übergangs ist auch dann sinnvoll, wenn eine Nockenwelle mit unterschiedlich geformten Nocken eingesetzt wird.
Es ist alternativ möglich, eine Steuerung des Ausspeiseverhaltens der Hochdruckpumpe (100) auf Basis der hypothetischen Winkellage (τ‘) durchzuführen, wenn eine Referenzwinkellage (τ_ref) erfasst wurde, bei der ein maximales Ausspeiseverhalten vorliegt. In einem solchen Fall kann eine Steuerung des Ausspeiseverhaltens während des Normalbetriebs der Hochdruckpumpe (100) dadurch erfolgen, dass für eine Verringerung des Ausspeiseverhaltens eine Winkellage (τ_a) für die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104) gewählt wird, die um eine bekannte Winkeldifferenz (∆φ) nach der Referenzwinkellage (τ_ref) für das maximale Ausspeiseverhalten liegt.
In 15 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hochdruckpumpe (100‘) dargestellt. Die Hochdruckpumpe (100‘) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist einige Teile und Strukturen auf, die mit den Teilen und Strukturen der Hochdruckpumpe (100) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel identisch sind. Auf diese Teile und Strukturen wird im Folgenden nicht eingegangen. Für sie gelten die obigen Ausführungen. Sie sind in 15 mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet wie in 1. Es sind dies insbesondere die Druckkammer (102), das Auslassventil (106) mit seinen Bestandteilen, die Nockenwelle (110) sowie der Pumpenkolben (108).
Die Hochdruckpumpe (100’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist einen Pumpenkörper (103‘) auf, der eine Druckkammer (102) bildet. Über ein Einlass-Steuerventil (104’) kann eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und einer Einlasspassage (120) geöffnet und geschlossen werden. Das Einlass-Steuerventil (104’) weist einen Ventilkörper (114) auf. Das Einlass-Steuerventil (104’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist in seiner Schließrichtung elastisch vorgespannt und kann durch Energiebeaufschlagung eines Aktuators (116’) entgegen der elastischen Vorspannung geöffnet werden. Das Einlass-Steuerventil (104’) kann hierfür beliebig ausgebildet sein. In dem Beispiel von 15 weist das Einlass-Steuerventil (104’) eine Ventilfeder (118‘) auf, die eine Kraft auf den Ventilkörper (114) in der Schließrichtung auswirkt. Das Einlass-Steuerventil (104’) weist einen Aktuator (116’) auf, durch den auf den Ventilkörper (114) eine Kraft in Öffnungsrichtung ausgeübt werden kann. Bei einer Bestromung des Aktuators (116’) wird somit das Einlass-Steuerventil (104’) geöffnet. Das Einlass-Steuerventil (104’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist somit ein selbstschließendes Ventil.
Oben wurde beschrieben, wie bei einer Hochdruckpumpe (100) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit einem selbstöffnenden Einlass-Steuerventil (104) eine Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens erreicht werden kann. Dies geschah über Beeinflussung einer Winkellage, zu der das Einlass-Steuerventil (104) geschlossen und damit eine Kompressionsphase für den Kraftstoff in der Druckkammer (102) ausgelöst wurde. Die Hochdruckpumpe (100’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel weist hingegen ein selbstschließendes Einlass-Steuerventil (104’) auf, mit dem das Ausspeiseverhalten in anderer Weise beeinflusst werden kann. Es kann hier insbesondere die Winkellage beeinflusst werden, bei der das Einlass-Steuerventil (104’) zum Ende einer Kompressionsphase des Kraftstoffs in der Druckkammer (102) durch eine Betätigung des Aktuators (116’) geöffnet wird. Dieser Vorgang wird durch die Diagramme in 16 erläutert.
Das oberste Diagramm von 16 zeigt den Verlauf eines Hubs (h) eines Pumpenkolbens (108) der Hochdruckpumpe (100’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Die darunter liegenden Diagramme zeigen den Verlauf eines Stellgrößenwerts C(PCV‘) für die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’), den Verlauf eines Zustands S(PCV‘) für den Status des Einlass-Steuerventils (104’) (geöffnet/geschlossen) und den Verlauf eines Zustands S(OV) des Auslassventils (106). Darunter ist der Verlauf eines Drucks (Pc) in der Druckkammer (102) dargestellt sowie der Verlauf des Speicherdrucks (Pr) in der Auslasspassage (122).
Wenn das Einlass-Steuerventil (104’) in einem Zustand der Hochdruckpumpe (100’) geöffnet wird, bei dem der Druck (Pc) der Druckkammer größer ist als der Schwellenwert (P_OV*), dann kann der in der Druckkammer (102) komprimierte Kraftstoff auch zu der Einlass-Passage (120) hin entweichen. In einem solchen Fall fällt der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) schlagartig ab, wobei das Auslassventil (106) schließt und die Ausspeisung aus der Druckkammer (102) zu der Auslasspassage (122) hin abbricht.
In 16 ist mit einer dicken durchgezogenen Linie der Verlauf des Drucks (Pc) in der Druckkammer (102) für einen Fall dargestellt, bei dem eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’) vor einem Ende der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) erfolgt. Je früher die Winkellage (τ_a) einer Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel innerhalb einer Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) erfolgt, desto kürzer fällt die Ausspeisephase aus der Druckkammer (102) aus und desto geringer ist der Anstieg (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122).
Das oben beschriebene Verfahren zur Ermittlung einer Referenzwinkellage durch iterative Betätigung des Einlass-Steuerventils bei veränderten Winkellagen (τ_i) kann auch unter Vornahme entsprechend geeigneter Anpassungen auf eine Hochdruckpumpe (100’) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel anwenden kann. Eine einfachste Möglichkeit einer solchen Anpassung kann darin bestehen, dass eine jeweils nächste Winkellage (τ_next) ausgehend von der angenommenen Ausgangswinkellage (τ_Start) um einen Differenzwinkel (∆φ_i) zeitlich nach hinten versetzt wird, wobei der Wert des Differenzwinkels (∆φ_i) bei jeder Iteration (i) erhöht wird (anstatt sie zeitlich nach vorne zu versetzen).
In 17 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Hochdruckpumpe (100’’) dargestellt. Die Hochdruckpumpe (100’’) weist einige Teile und Strukturen auf, die mit den vorher beschriebenen Hochdruckpumpen (100, 100’) gemäß erstem und zweitem Ausführungsbeispiel identisch sind. Diese Teile und Strukturen sind in den Figuren mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet und werden im Folgenden nicht beschrieben.
Die Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist ein passives Einlassventil (105‘‘) auf. Das passive Einlassventil (105‘‘) kann beliebig ausgebildet sein. Es kann insbesondere wie bei in der Praxis bekannten Hochdruckpumpen zur Kompression von Kraftstoff vorgesehen sein, die über keine Steuerungsmöglichkeit für das Ausspeiseverhalten verfügen (ungesteuerte Hochdruckpumpen). Das passive Einlassventil (105‘‘) kann beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet sein.
Durch das passive Einlassventil (105’’) wird eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und der Einlasspassage (120) geöffnet und geschlossen. Ein Öffnen des passiven Einlassventils (105’’) erfolgt, wenn eine Druckdifferenz (Pc – Pf) zwischen der Druckkammer (102) und der Einlasspassage (120) eine Kraft auf den Ventilkörper des Einlassventils (105’’) bewirkt, die größer ist, als eine elastische Vorspannungskraft, die beispielsweise durch eine Ventilfeder auf den Ventilkörper ausgewirkt wird.
Die Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist ferner ein Einlass-Steuerventil (104’’) auf. Das Einlass-Steuerventil (104’’) kann bevorzugt als selbstschließendes Ventil ausgebildet sein. D.h., das Einlass-Steuerventil (104’’) ist derart ausgebildet, dass es in seiner Schließrichtung elastisch vorgespannt und durch Energiebeaufschlagung eines Aktuators (116’’) entgegen der elastischen Vorspannung öffenbar ist. Die elastische Vorspannung kann beispielsweise durch eine Ventilfeder (118‘‘) bewirkt werden.
Das Einlass-Steuerventil (104’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann eine Verbindung zwischen der Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) öffnen und schließen, wobei diese Verbindung über einen Bypass zu dem passiven Einlassventil (105’’) verläuft. Hierdurch wird erreicht, dass zu dem passiven Schaltverhalten des passiven Einlassventils (105’’) ein aktives Schaltverhalten durch das Einlass-Steuerventil (104’’) überlagert werden kann. Durch das Einlass-Steuerventil (104’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann die Menge an Kraftstoff beeinflusst werden, die zu Beginn einer Kompressionsphase in der Druckkammer (102) enthalten ist. Es kann hierzu eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) für eine bestimmte Dauer während einer Hubbewegung des Pumpenkolbens (108) erfolgen. Dadurch wird es ermöglicht, dass während des Beginns der Hebephase Kraftstoff aus der Druckkammer (102) wieder in die Einlasspassage (120) zurück gedrängt wird. Sobald das Einlass-Steuerventil (104’’) nicht mehr betätigt wird, wird die Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und der Einlasspassage (120) gänzlich geschlossen, so dass eine Kompression des Kraftstoffs in der Druckkammer (102) stattfindet. Dies entspricht der Steuerbarkeit einer Hochdruckpumpe (100) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zur Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens.
Durch eine Betätigung eines Einlass-Steuerventils (104’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann auch eine andere Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens der Hochdruckpumpe (100’’) erfolgen und zwar wenn das Einlass-Steuerventil (104’’) zu einem Ende der Hebebewegung des Pumpenkolbens (108) betätigt wird. Es kann insbesondere eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) während einer Ausspeisephase aus der Druckkammer (102) erfolgen. In einem solchen Fall kann Hochdruckkraftstoff aus der Druckkammer (102) nicht nur über das Auslassventil (106) zur Auslasspassage (122) entweichen, sondern auch über das Einlass-Steuerventil (104’’) zur Einlasspassage (120) hin. Entsprechend kann der Druck (Pc) in der Druckkammer (102) sehr schnell abfallen, wodurch das Auslassventil (106) schließt und eine Ausspeisung beendet wird. Je früher eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel innerhalb einer Ausspeisephase erfolgt, desto mehr kann das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel vermindert werden, insbesondere desto geringer erfolgt eine Änderung (∆Pr) des Speicherdrucks in der Auslasspassage (122). Dies entspricht der Steuerbarkeit einer Hochdruckpumpe (100‘) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zur Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens.
Folglich kombiniert eine Hochdruckpumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiels zwei Möglichkeiten zur Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens mit nur einem Einlass-Steuerventil (104‘‘), indem dieses entweder am Anfang oder am Ende einer Hubbewegung des Pumpenkolbens (108) betätigt werden kann.
Die Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hat den besonderen Vorteil, dass diese auch ohne jegliche Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) ein stabiles und gleichbleibendes Ausspeiseverhalten aufweist, wobei jeweils eine maximale Ausspeisemenge abgegeben wird.
Die Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist also einen Fail-Safe-Betrieb auf. Eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) ist nur erforderlich, wenn eine gegenüber der maximal möglichen Ausspeismenge reduzierte Ausspeisemenge abgegeben werden soll. Wenn eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104‘‘) nicht möglich ist, beispielsweise wegen einer Störung des Aktuators (116‘‘), so wird von der Hochdruckpumpe (100‘‘) weiterhin das stabile Ausspeiseverhalten mit einer maximalen Ausspeisemenge bewirkt. Es kommt daher nicht zu einer Unterversorgung der Common-Rail mit Kraftstoff und ein Absterben des Motors kann verhindert werden.
Das oben beschriebene Verfahren zur Erfassung einer Referenzwinkellage (τ_ref) kann auch bei der Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden. Es kann hierbei insbesondere eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) iterativ bei veränderlichen Winkellagen (τ_i) für jeweils ein nur sehr kurzes Winkelintervall (Φ) ausgeführt werden. Hierdurch wird erreicht, dass die Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) nur eine maßgebliche Beeinflussung des Ausspeiseverhaltens hervorruft, wenn die Betätigung am Ende der Kompressionsphase erfolgt. Die Hochdruckpumpe (100’’) gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist in einem solchen Fall lediglich ein Ausspeiseverhalten auf, das demjenigen der Hochdruckpumpe (100‘) gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ähnelt. Entsprechend ist das dort beschriebene Verfahren zur Ermittlung einer Referenzwinkellage (τ_ref) auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel möglich.
Sobald eine Referenzwinkellage (τ_ref) ermittelt worden ist, kann im Normalbetrieb der Hochdruckpumpe (100’’) sowohl eine Betätigung des Einlass-Steuerventils (104’’) zu Beginn einer Kompressionsphase und dann gegebenenfalls während eines längeren Winkelintervalls (Φ) erfolgen, als auch zum Ende der Ausspeisephase.
Abwandlungen der Erfindung sind in verschiedener Weise möglich. Insbesondere können die oben beschriebenen und dargestellten Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise miteinander kombiniert, untereinander vertauscht, ergänzt oder weggelassen werden. Bei jedem Ausführungsbeispiel der Hochdruckpumpe (100, 100’, 100’’) kann ein Verfahren zur Ermittlung der Referenzwinkellage (τ_ref) ausgeführt werden, bei dem iterativ eine Winkellage (τ_i) vorversetzt wird. Ebenso kann bei jedem Ausführungsbeispiel eine Winkellage iterativ nach hinten versetzt werden.
Die Ausbildung des Einlass-Steuerventils (104, 104’, 104’’) mit dem dargestellten Aktuator (116, 116’, 116’’), der dargestellten Ventilfeder (118, 118‘, 118‘‘) bei den Ausführungsbeispielen mit dem jeweiligen Ventilkörper (114) ist rein exemplarisch. Es kann auch eine beliebig andere Ausbildung eines Einlass-Steuerventils vorliegen. Anstelle eines selbst öffnenden oder selbst schließenden Ventils kann bei jedem Ausführungsbeispiels auch ein voll aktuiertes Ventil vorgesehen sein, bei dem sowohl das Schließen als auch das Öffnen durch Betätigung eines oder mehrerer Aktuatoren hervorgerufen wird. Ebenso kann die Druckbeaufschlagung in einer Druckkammer (102) auch über ein anderes Kompressionsmittel erfolgen. So kann die Hochdruckpumpe beispielsweise als Multi-Kolbenpumpe ausgebildet sein. Prinzipiell ist der Einsatz jeder beliebigen Pumpe mit einem Kompressionsverhalten möglich, das bezüglich des Druckverlaufs in der Druckkammer dem beschriebenen Hebe- und Senkverhalten eines Pumpenkolbens entspricht.
Die Drehgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) kann beliebig erfasst werden. Sie kann insbesondere durch einen Drehgeschwindigkeitssensor (Drehzahlmesser) erfasst werden, der beliebig ausgebildet sein kann, beispielsweise als Inkrementalgeber, als Potentiometer, als Tachogenerator, als Induktionsgeber oder als Impulsdrahtsensor.
Die Hochdruckpumpe kann nicht nur für die Kompression von Kraftstoff, sondern auch für jede beliebige andere Form eines Fluids benutzt werden, sofern das Fluid ein real kompressibles Fluid ist, also einen Kompressionsmodul (bulk modulus) aufweist. Der Antrieb einer Nockenwelle (110) kann bevorzugt von einer Kurbelwelle eines Motors abgeleitet sein. Alternativ kann die Hochdruckpumpe über einen eigenen Antrieb wie beispielsweise einen elektrischen Antrieb verfügen. Sie kann alternativ auch über einen pneumatischen Antrieb betrieben werden.
Der Pumpenkolben der Hochdruckpumpe kann auch über ein anderes Mittel als die Nockenwelle (110) zu einer Hebe- und Senkbewegung angeregt werden. Beispielsweise kann ein Pumpenkolben (108) über eine Exzenterscheibe sowie einen Kurbel- oder Pleueltrieb bewegt sein. Das erfindungsgemäß vorgeschriebene Verfahren zur Erfassung einer Referenzwinkellage kann bei beliebigen Formen eines Antriebs des Pumpenkolbens angewendet werden, sofern der Antrieb ein intervallartig wiederkehrendes Hebe- und Senkverhalten des Pumpenkolbens oder eines entsprechend anderen Kompressionskörpers hervorruft.
In Kenntnis der ausführlichen Beschreibung des Verfahrens zur Ermittlung einer Referenzwinkellage (τ_ref) bei einer Hochdruckpumpe (100) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der Fachmann leicht andere Möglichkeiten für Abwandlungen finden, um auch bei einer Hochdruckpumpe (100‘, 100‘‘) gemäß dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel oder deren Abwandlungen eine Referenzwinkellage (τ_ref) zu ermitteln. BEZUGSZEICHENLISTE

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Hochdruckpumpe, wobei die Hochdruckpumpe (100, 100‘, 100‘‘) umfasst: – einen eine Druckkammer (102) bildenden Pumpenkörper (103, 103‘, 103‘‘), – ein Einlass-Steuerventil (104, 104‘ 104‘‘), das eine Verbindung zwischen einer Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) öffnet und schließt, – ein Auslassventil (106), das eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und einer Auslasspassage (122) öffnet und schließt, und – ein Kompressionsmittel (108), das von einer Nockenwelle (110) angetrieben wird und Kraftstoff in der Druckkammer (102) verdichtet, wobei das Einlass-Steuerventil (104, 104‘, 104‘‘) durch einen Aktuator (116, 116‘ 116‘‘) betätigbar ist, und wobei von der Hochdruckpumpe (100, 100‘, 100‘‘) mit Druck beaufschlagter Hochdruckkraftstoff zu der Auslasspassage (122) ausspeisbar ist, und wobei eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) durch einen Rotationssensor (148) direkt oder indirekt erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100, 100‘, 100‘‘) überwacht und in Abhängigkeit von einer Veränderung des Ausspeiseverhaltens bei einer iterativ veränderten Ansteuerung des Einlass-Steuerventils (104, 104‘, 104‘‘) eine Referenzwinkellage (τ_ref) der Nockenwelle (110) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausspeiseverhalten der Hochdruckpumpe (100, 100‘, 100‘‘) basierend auf dem Signal eines Drucksensors (142), der stromabwärts zu dem Auslassventil (106) angeordnet ist, erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine hypothetische Winkellage (τ‘) einer Position innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels (108) basierend auf einer beliebig angenommenen Ausgangswinkellage (τ_start) und der erfassten Rotationsgeschwindkeit (ω) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlass-Steuerventil (104, 104‘, 104‘‘) iterativ bei einer veränderlichen Winkellage (τ_i), die in Relation zu einer hypothetischen Winkellage (τ‘) bestimmt ist, für ein vorbestimmbares Winkelintervall (Φ) durch Energiebeaufschlagung des Aktuators (116) betätigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine tatsächliche Winkellage (τ) einer Position innerhalb eines Intervalls einer Hebe- und Senkbewegung des Kompressionsmittels (108) basierend auf der erfassten Rotationsgeschwindigkeit (ω) und einer Referenzwinkellage (τ_ref) bestimmt wird, wobei die Winkellage (τ_i) einer Iteration, bei der ein maximales Ausspeiseverhalten erfasst wurde, als die Referenzwinkellage (τ_ref) festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweils nächste Winkellage (τ_next) ausgehend von der angenommenen Ausgangswinkellage (τ_start) für jede Iteration (i) um einen Differenzwinkel (∆φ_i) zeitlich nach vorne versetzt wird, wobei der Wert des Differenzwinkels (∆φ_i) bei jeder Iteration (i) erhöht wird.
Hochdruckpumpe nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweils nächste Winkellage (τ_next) ausgehend von der angenommenen Ausgangswinkellage (τ_start) um einen Differenzwinkel (∆φ_i) zeitlich nach hinten versetzt wird, wobei der Wert des Differenzwinkels (∆φ_i) bei jeder Iteration (i) erhöht wird.
Hochdruckpumpe umfassend – einen eine Druckkammer (102) bildenden Pumpenkörper (103, 103‘, 103‘‘), – ein Einlass-Steuerventil (104, 104‘, 104‘‘), das eine Verbindung zwischen einer Einlasspassage (120) und der Druckkammer (102) öffnet und schließt, – ein Auslassventil (106), das eine Verbindung zwischen der Druckkammer (102) und einer Auslasspassage (122) öffnet und schließt, und – ein Kompressionsmittel (108), das von einer Nockenwelle (110) angetrieben wird und Kraftstoff in der Druckkammer (102) verdichtet, wobei das Einlass-Steuerventil (104, 104‘, 104‘‘) durch einen Aktuator (116, 116‘ 116‘‘) betätigbar ist, und wobei von der Hochdruckpumpe (100, 100‘, 100‘‘) mit Druck beaufschlagter Hochdruckkraftstoff zu der Auslasspassage (122) ausspeisbar ist, und wobei eine Rotationsgeschwindigkeit (ω) der Nockenwelle (110) durch einen Rotationssensor (148) direkt oder indirekt erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (100, 100‘, 100‘‘) eine Steuereinheit (146) aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 auszuführen.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlass-Steuerventil (104) in seiner Öffnungsrichtung elastisch vorgespannt und durch Energiebeaufschlagung eines Aktuators (116) entgegen der elastischen Vorspannung schließbar ist.
Hochdruckpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlass-Steuerventil (104‘, 104‘‘) in seiner Schließrichtung elastisch vorgespannt und durch Energiebeaufschlagung eines Aktuators (116‘, 116‘‘) entgegen der elastischen Vorspannung öffenbar ist.
Hochdruckpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressionsmittel (108) ein Pumpenkolben ist.
Hochdruckpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 8 oder nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (100‘‘) ein passives Einlass-Ventil (105‘‘) aufweist, das eine erste Verbindung zwischen der Einlass-Passage (120) und der Druckkammer (102) öffnet und schließt, und wobei das Einlass-Steuerventil (104‘‘) eine zweite Verbindung zwischen der Einlass-Passage (120) und der Druckkammer (102) öffnet und schließt, und wobei die zweite Verbindung über einen Bypass (107‘‘) zu dem passiven Einlass-Ventil (105‘‘) verläuft.