DE102012207744A1 - Method for operating fuel system of internal combustion engine mounted in e.g. motor vehicle, involves pulsing electrically driven fuel pump, periodically, in manner of pulse width modulation, by a relay and connecting to power supply - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Patentansprüchen.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1, and a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims.
Vom Markt her bekannt sind Kraftstoffsysteme für Brennkraftmaschinen, welche mindestens eine elektrisch angetriebene Kraftstoffförderpumpe umfassen. Insbesondere ist dies eine Vorförderpumpe des Kraftstoffsystems, welche Kraftstoff zu einer stromabwärts angeordneten Hochdruckpumpe fördert. In einer vorbekannten Ausführungsform des Kraftstoffsystems kann eine überschüssige Fördermenge der elektrisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe mittels eines Überströmventils zurück in einen Kraftstoffbehälter gefördert werden.From the market known fuel systems for internal combustion engines, which include at least one electrically driven fuel delivery pump. In particular, this is a prefeed pump of the fuel system, which promotes fuel to a downstream high-pressure pump. In a previously known embodiment of the fuel system, an excess flow rate of the electrically driven fuel delivery pump can be conveyed back into a fuel tank by means of an overflow valve.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, sowie durch eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein Computerprogramm nach den nebengeordneten Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in Unteransprüchen angegeben. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in den Zeichnungen, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf nochmals explizit hingewiesen wird. The problem underlying the invention is achieved by a method according to claim 1, and by a control and / or regulating device and a computer program according to the independent claims. Advantageous developments are specified in subclaims. Features which are important for the invention can also be found in the following description and in the drawings, wherein the features, both alone and in different combinations, can be important for the invention, without being explicitly referred to again.
Die Erfindung weist den Vorteil auf, dass eine Förderleistung einer elektrisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe für ein Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine mittels Taktung eines Relais gesteuert bzw. geregelt werden kann. Insbesondere kann in einem Fehlerfall, wenn das Kraftstoffsystem beispielsweise wegen einer defekten Zumesseinrichtung oder eines klemmenden Überströmventils eine zu hohe Kraftstoffmenge fördert, die Förderleistung der elektrisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe kontrolliert vermindert werden. Dadurch kann die Verfügbarkeit der Brennkraftmaschine insgesamt erhöht werden, ohne dass zusätzliche Bauelemente wie etwa eine halbleiterbestückte Endstufe erforderlich sind, wodurch Kosten gespart werden. The invention has the advantage that a delivery rate of an electrically driven fuel delivery pump for a fuel system of an internal combustion engine can be controlled or regulated by means of clocking a relay. In particular, in an error case, if the fuel system promotes, for example because of a defective metering device or a clamping overflow valve too much fuel, the capacity of the electrically driven fuel pump can be controlled reduced. As a result, the overall availability of the internal combustion engine can be increased without the need for additional components such as a semiconductor-equipped output stage, which saves costs.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffsystems für die Brennkraftmaschine, wobei das Kraftstoffsystem mindestens eine elektrisch angetriebene Kraftstoffförderpumpe umfasst. Vorliegend wird unter einer "elektrischen Kraftstoffförderpumpe" eine Kombination aus einem Gleichstrommotor und einer damit gekoppelten mechanischen Pumpe verstanden. Dabei wird die elektrische Kraftstoffförderpumpe mittels eines Relais periodisch getaktet in der Art einer Pulsweitenmodulation an eine Betriebsspannung bzw. an ein Massepotenzial geschaltet. Die Betriebsspannung ist beispielsweise die Spannung einer Fahrzeugbatterie. Das Relais kann ein vergleichsweise einfaches und kostengünstiges "Standardrelais" sein, welches im Allgemeinen bereits vorhanden ist und dazu verwendet wird, um einen elektrischen Anschluss der Kraftstoffförderpumpe während des Betriebs der Brennkraftmaschine dauernd an die Betriebsspannung bzw. an das Massepotenzial zu schalten.The invention relates to a method for operating the fuel system for the internal combustion engine, wherein the fuel system comprises at least one electrically driven fuel delivery pump. In the present case, an "electric fuel delivery pump" is understood as meaning a combination of a DC motor and a mechanical pump coupled thereto. In this case, the electric fuel pump is periodically clocked by means of a relay in the manner of a pulse width modulation to an operating voltage or to a ground potential. The operating voltage is, for example, the voltage of a vehicle battery. The relay may be a comparatively simple and inexpensive "standard relay" which is generally already present and used to permanently connect an electrical connection of the fuel delivery pump to the operating voltage or to the ground potential during operation of the internal combustion engine.
Die Erfindung macht sich unter anderem die Tatsache zunutze, dass die Kraftstoffförderpumpe eine mechanische Trägheit und die übrigen Elemente des Kraftstoffsystems eine Art von hydraulischer Trägheit aufweisen. Dadurch kann die sich ergebende Förderleistung auch dann relativ konstant sein, wenn die Taktung des Relais bedingt durch dessen Bauart mit einer vergleichsweise niedrigen Frequenz erfolgt und eine Glättung des Stroms allein aufgrund der Induktivität der Kraftstoffförderpumpe nicht möglich ist. Im Wesentlichen verhält sich das erfindungsgemäße Kraftstoffsystem so, als ob die Kraftstoffförderpumpe jeweils mit einer äquivalenten "analogen" Spannung angesteuert würde.Among other things, the invention makes use of the fact that the fuel feed pump has a mechanical inertia and the other elements of the fuel system have a type of hydraulic inertia. Thereby, the resulting flow rate can be relatively constant even if the timing of the relay is due to its design with a comparatively low frequency and a smoothing of the current is not possible due to the inductance of the fuel pump alone. Essentially, the fuel system of the invention behaves as if the fuel delivery pump were each driven with an equivalent "analog" voltage.
Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Tastverhältnis der Pulsweitenmodulation in Abhängigkeit von einer zu fördernden Kraftstoffmenge gesteuert und/oder geregelt wird. Dadurch kann die Förderleistung der Kraftstoffförderpumpe auf einfache Weise und über einen vergleichsweise weiten Drehzahlbereich kontrolliert verändert werden. Dies erfolgt beispielsweise unter Verwendung eines Computerprogramms. Zusätzliche Bauelemente sind dazu im Allgemeinen nicht erforderlich.In particular, it is provided that a pulse duty factor of the pulse width modulation is controlled and / or regulated as a function of a quantity of fuel to be delivered. As a result, the delivery rate of the fuel delivery pump can be changed in a simple manner and controlled over a comparatively wide speed range. This is done, for example, using a computer program. Additional components are generally not required.
Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Frequenz der Pulsweitenmodulation 1 Hertz bis 100 Hertz, vorzugsweise in etwa 10 Hertz beträgt. Eine Frequenz in der Größenordnung von 10 Hertz stellt einen besonders geeigneten Kompromiss zum Schalten eines für die elektrisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe üblicherweise verwendeten Standardrelais dar. Einerseits ist diese Schaltfrequenz niedrig genug, dass das Relais störungsfrei schalten kann. Andererseits ist diese Schaltfrequenz hoch genug, um kurzzeitige Schwankungen der Förderleistung klein zu halten.It is further provided that a frequency of the pulse width modulation is 1 hertz to 100 hertz, preferably in about 10 hertz. A frequency on the order of 10 hertz represents a particularly suitable compromise for switching a standard relay commonly used for the electrically driven fuel delivery pump. On the one hand, this switching frequency is low enough that the relay can switch smoothly. On the other hand, this switching frequency is high enough to keep short-term fluctuations in the capacity small.
Die Erfindung ist besonders nützlich, wenn die Steuerung und/oder die Regelung des Tastverhältnisses in Abhängigkeit von einem mittleren Kraftstoffdruck in einem Hochdruckspeicher ("Rail") erfolgt, wobei der Kraftstoffdruck über mindestens eine Periode der Pulsweitenmodulation gemittelt wird. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet werden, um eine einer stromabwärts der elektrisch angetriebenen Kraftstoffförderpumpe angeordneten Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck zu regeln. Die Mittelung des Kraftstoffdrucks über mindestens eine Periode der Pulsweitenmodulation ermöglicht eine besonders stabile und präzise Regelung. Eine Zumesseinrichtung, beispielsweise ein Mengensteuerventil oder eine verstellbare Drossel stromaufwärts der Hochdruckpumpe, ist dabei nicht zwingend erforderlich.The invention is particularly useful when the duty cycle is controlled and / or controlled in response to a mean fuel pressure in a high pressure accumulator ("rail"), the fuel pressure being averaged over at least one period of the pulse width modulation. Thereby, the method according to the invention can be used to a downstream of the electrically driven fuel delivery pump arranged high-pressure pump to control the amount of fuel supplied in dependence on the fuel pressure. The averaging of the fuel pressure over at least one period of the pulse width modulation allows a particularly stable and precise control. A metering device, for example a quantity control valve or an adjustable throttle upstream of the high-pressure pump, is not absolutely necessary in this case.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die elektrische Kraftstoffförderpumpe eine Vorförderpumpe in dem Kraftstoffsystem ist. Die Förderleistung der Vorförderpumpe ist – verglichen mit der Hochdruckpumpe – gering. Entsprechend ist auch die elektrische Leistung der Kraftstoffförderpumpe vergleichsweise gering, so dass diese mittels des Relais besonders gut getaktet betrieben werden kann. Allgemein ist ein Relais ein kostengünstiges und übliches Mittel, um eine elektrische Kraftstoffförderpumpe zu schalten.An embodiment of the method provides that the electric fuel delivery pump is a prefeed pump in the fuel system. The delivery rate of the pre-feed pump is - compared to the high-pressure pump - low. Accordingly, the electric power of the fuel delivery pump is comparatively low, so that it can be operated particularly well clocked by means of the relay. Generally, a relay is a cost effective and common means for switching an electric fuel delivery pump.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in einem ersten Betriebszustand die elektrische Kraftstoffförderpumpe mittels des Relais dauernd an die Betriebsspannung geschaltet wird, und dass in einem zweiten Betriebszustand die elektrische Kraftstoffförderpumpe mittels des Relais periodisch getaktet in der Art der Pulsweitenmodulation an die Betriebsspannung geschaltet wird. Der erste Betriebszustand ist vorzugsweise ein normaler, das heißt als fehlerfrei angenommener Betrieb des Kraftstoffsystems. Dabei wird das Relais nicht getaktet, so dass die elektrische Kraftstoffförderpumpe dauernd fördert. Die mechanische und elektrische Dauerfestigkeit des Relais ist dadurch entsprechend groß. Die Einstellung der effektiv geförderten Kraftstoffmenge erfolgt in diesem Betriebszustand über andere Mittel.A further embodiment of the invention provides that in a first operating state, the electric fuel pump is continuously switched by means of the relay to the operating voltage, and that in a second operating state, the electric fuel pump is switched by the relay periodically clocked in the type of pulse width modulation to the operating voltage , The first operating state is preferably a normal operation of the fuel system, that is, assumed to be faultless. In this case, the relay is not clocked, so that the electric fuel pump promotes constantly. The mechanical and electrical fatigue strength of the relay is thus correspondingly large. The setting of the effective amount of fuel delivered takes place in this operating state via other means.
Der zweite Betriebszustand ist dagegen ein Not-Betriebszustand des Kraftstoffsystems, in welchem eine Vorrichtung (Zumesseinrichtung, Mengensteuerventil, Überströmventil) des Kraftstoffsystems, welche in dem ersten Betriebszustand eine zu fördernde Kraftstoffmenge steuert, die zu fördernde Kraftstoffmenge im Wesentlichen nicht mehr steuert bzw. nicht mehr steuern kann. Dennoch kann dank der Erfindung das Kraftstoffsystem bzw. die Brennkraftmaschine weiterhin betrieben werden. Es kann zugleich ein Warnsignal an einen Betreiber der Brennkraftmaschine bzw. an einen Kraftfahrer erfolgen, wodurch beispielsweise eine Heimkehr des Kraftfahrzeugs ermöglicht oder eine Werkstatt erreicht werden kann. Im Allgemeinen ist also ein kurzfristiges Abschalten der Brennkraftmaschine nicht erforderlich und somit eine Weiterfahrt möglich.By contrast, the second operating state is an emergency operating state of the fuel system in which a device (metering device, quantity control valve, overflow valve) of the fuel system, which controls an amount of fuel to be delivered in the first operating state, essentially no longer controls or no longer controls the fuel quantity to be delivered can control. Nevertheless, thanks to the invention, the fuel system and the internal combustion engine can continue to be operated. At the same time, a warning signal can be sent to an operator of the internal combustion engine or to a motorist, as a result of which, for example, a return of the motor vehicle is possible or a workshop can be reached. In general, therefore, a short-term shutdown of the internal combustion engine is not required and thus a further journey possible.
Es ist denkbar, das erfindungsgemäße Verfahren auch in dem ersten Betriebszustand durchzuführen. Dadurch ergeben sich vergleichsweise große Kostenvorteile, da eine Zumesseinrichtung bzw. ein Mengensteuerventil wegen der erfindungsgemäßen Regelung der Vorförderpumpe entbehrlich ist. In diesem Fall sollte das Relais eine entsprechende mechanische und elektrische Dauerfestigkeit aufweisen.It is conceivable to carry out the method according to the invention also in the first operating state. This results in comparatively great cost advantages, since a metering device or a quantity control valve can be dispensed with because of the regulation according to the invention of the prefeed pump. In this case, the relay should have a corresponding mechanical and electrical fatigue strength.
Das Verfahren kann besonders einfach und kostengünstig mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung für die Brennkraftmaschine durchgeführt werden, vorzugsweise unter Verwendung eines Computerprogramms. Zusätzliche Bauelemente sind dabei im Allgemeinen entbehrlich, wodurch Kosten gespart werden.The method can be carried out in a particularly simple and cost-effective manner by means of a control and / or regulating device for the internal combustion engine, preferably using a computer program. Additional components are generally dispensable, thereby saving costs.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen:Hereinafter, exemplary embodiments of the invention will be explained with reference to the drawings. In the drawing show:
Es werden für funktionsäquivalente Elemente und Größen in allen Figuren auch bei unterschiedlichen Ausführungsformen die gleichen Bezugszeichen verwendet. The same reference numerals are used for functionally equivalent elements and sizes in all figures, even in different embodiments.
Die elektromagnetische Betätigungseinrichtung
Das Relais
In einer nicht dargestellten – funktionsäquivalenten – weiteren Ausführungsform des Kraftstoffsystems
Im Betrieb des Kraftstoffsystems
Ein Kraftstoffdruck in dem Hochdruckspeicher
In einem zweiten Betriebszustand (Fehlerfall, bspw. Ausfall der Betätigungseinrichtung
Dabei beträgt die Frequenz der Pulsweitenmodulation
Die Ansteuerspannung
Man erkennt, dass trotz der vergleichsweise geringen Frequenz der Pulsweitenmodulation
Eine in der Zeichnung von
In einem folgenden Block
Falls unzutreffend, so wird auf einen gestörten Betrieb des Kraftstoffsystems
Dazu wird in einem folgenden Block
In einem folgenden Block
Das Verfahren ermöglicht es ebenso – abweichend von der oben beschriebenen Prozedur – die Regelung der Kraftstoffförderpumpe
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee | ||
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Effective date: 20141202 |