DE102012218766A1 - Method for operating fuel high pressure pump of common rail system of internal combustion engine of motor car, involves providing pumping cycles in predetermined period, and providing number of switching of inlet valve between states - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe sowie eine Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruckpumpe, die dazu ausgebildet ist das Verfahren auszuführen. The invention relates to a method for operating a high pressure pump and an apparatus for operating a high pressure pump, which is adapted to carry out the method.
Speichereinspritzsysteme für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Common Rail Systemen, sollen den notwendigen Volumenstrom und den erforderlichen Fluiddruck bereitstellen können. Die Hochdruckpumpe weist beispielsweise ein digitales Einlassventil auf. Die Pumpe mit dem Einlassventil wird so betrieben, dass bei jedem Pumpzyklus, also bei jedem Kolbenhub der Hochdruckpumpe, das digitale Einlassventil bestromt wird und somit bei jedem Kolbenhub öffnet und eine Flüssigkeitsmenge in den Zylinderraum der Hochdruckpumpe zumisst. Bei jedem Pumpenhub wird das Einspritzventil bestromt. Mit dieser Bestromung ist eine elektrische Leistungsaufnahme verbunden, die mit steigender Drehzahl der Antriebswelle der Hochdruckpumpe steigt. Storage injection systems for internal combustion engines of motor vehicles, for example in common rail systems, should be able to provide the necessary volume flow and the required fluid pressure. The high-pressure pump has, for example, a digital inlet valve. The pump with the inlet valve is operated in such a way that the digital inlet valve is energized during each pumping cycle, ie every piston stroke of the high-pressure pump, thus opening on each piston stroke and metering a quantity of fluid into the cylinder chamber of the high-pressure pump. With each pump stroke, the injection valve is energized. With this energization, an electrical power consumption is connected, which increases with increasing speed of the drive shaft of the high-pressure pump.
Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckpumpe anzugeben, das einen effizienten Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht. Es ist weiterhin wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die einen effizienten Betrieb der Hochdruckpumpe ermöglicht. It is desirable to provide a method of operating a high pressure pump that enables efficient operation of the high pressure pump. It is further desirable to provide a device that enables efficient operation of the high pressure pump.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruckpumpe. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bewegt sich ein Kolben einer Hochdruckpumpe in einem Zylinderraum während eines Pumpzyklus einmal radial zu einer Antriebswelle der Hochdruckpumpe hin und einmal radial von der Antriebswelle weg. Die Hochdruckpumpe weist ein digitales Einlassventil zur Steuerung des Fluidflusses über die Fluidzuleitung in den Zylinderraum auf, das einen ersten Zustand aufweist, in dem der Fluidfluss freigegeben ist, und einen zweiten Zustand aufweist, in dem der Fluidfluss gesperrt ist. Eine Anzahl von Pumpzyklen in einem vorgegebenen Zeitraum wird bereitgestellt. Eine Anzahl von Umschaltungen des Einlassventils zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand wird vorgegeben, wobei die Anzahl von Umschaltungen unabhängig von der Anzahl der Pumpzyklen in dem vorgegebenen Zeitraum ist. The invention is characterized by a method and a corresponding device for operating a high-pressure pump. According to one embodiment of the invention, a piston of a high pressure pump moves in a cylinder space during a pumping cycle once radially towards a drive shaft of the high pressure pump and once radially away from the drive shaft. The high-pressure pump has a digital inlet valve for controlling the fluid flow via the fluid supply line into the cylinder chamber, which has a first state in which the fluid flow is released, and has a second state in which the fluid flow is blocked. A number of pump cycles in a given period of time are provided. A number of switching of the inlet valve between the first and the second state is specified, wherein the number of switches is independent of the number of pump cycles in the predetermined period.
Die Hochdruckpumpe weist ein digitales Einlassventil auf. Das Einlassventil ist elektronisch zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand umschaltbar. Gemäß Ausführungsformen weist das Einlassventil einen Aktuator mit Elektromagnet oder einen piezoelektronischen Aktuator auf. Beispielsweise ist das Einlassventil mit einer elektronischen Steuereinheit gekoppelt und wird von dieser gesteuert. Das digitale Einlassventil ist gemäß Ausführungsformen vom stromlos offenen Typ und wird durch eine Bestromung geschlossen. Gemäß weiteren Ausführungsformen ist das Einlassventil vom stromlos geschlossenen Typ und wird durch eine Bestromung geöffnet. The high pressure pump has a digital inlet valve. The inlet valve is electronically switchable between the first state and the second state. According to embodiments, the inlet valve has an actuator with electromagnet or a piezoelectric actuator. For example, the inlet valve is coupled to and controlled by an electronic control unit. The digital inlet valve is according to embodiments of the normally open type and is closed by a current supply. According to further embodiments, the inlet valve is of the normally closed type and is opened by a current supply.
Um mit der Hochdruckpumpe Fluid, insbesondere Kraftstoff, zu fördern, wird während eines Pumpzyklus durch eine Drehbewegung der Antriebswelle zunächst ein Saughub durchgeführt, also eine Bewegung des Kolbens entlang seiner Längsachse in Richtung der Längsachse der Antriebswelle. Dabei wird Fluid aus der Fluidzuleitung in den Zylinderraum gefördert, wenn das Einlassventil geöffnet ist. Durch eine weitere Drehung der Antriebswelle wird dann ein Pumphub durchgeführt, also eine Bewegung des Kolbens von der Längsachse der Antriebswelle weg. In order to convey fluid, in particular fuel, with the high-pressure pump, a suction stroke is initially carried out during a pumping cycle by a rotational movement of the drive shaft, ie a movement of the piston along its longitudinal axis in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft. In this case, fluid is conveyed from the fluid supply line into the cylinder chamber when the inlet valve is open. By a further rotation of the drive shaft then a pumping stroke is performed, ie a movement of the piston away from the longitudinal axis of the drive shaft.
Wenn sich Fluid in dem Zylinderraum befindet, wird dieses dabei komprimiert beziehungsweise über das Auslassventil unter hohem Druck abgegeben. Handelt es sich bei der Hochdruckpumpe beispielsweise um eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit hohem Druck beaufschlagte Fluid zu einem Hochdruckkraftstoffspeicher, dem sogenannten Common Rail, gelangen. If fluid is in the cylinder chamber, this is compressed or discharged via the outlet valve under high pressure. If the high-pressure pump is, for example, a high-pressure fuel pump of an injection system of an internal combustion engine, the fluid subjected to high pressure can reach a high-pressure fuel reservoir, the so-called common rail.
Dadurch, dass das Einlassventil nicht bei jedem Pumpzyklus geöffnet wird, ist eine Teilförderung mit der Hochdruckpumpe möglich. Bei der Teilförderung, bei der die Hochdruckpumpe nur einen Teil ihrer maximalen Fördermenge liefert, wird erfindungsgemäß auf die herkömmliche jeweils eine kleine Zumessung je eines Pumpzyklus verzichtet. Das Einlassventil wird nur bei einem Teil der Pumpzyklen in dem vorgegebenen Zeitraum bestromt. Im übrigen Teil der Pumpzyklen wird das Einlassventil nicht bestromt. Die Stromaufnahme des Einzelpulses bei einer Bestromung des Einlassventils ist nicht abhängig vom Fördergrad der Hochdruckpumpe, sodass sich die Leistungsaufnahme im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren linear mit der Anzahl der Bestromungen reduziert. The fact that the inlet valve is not opened every pumping cycle, a partial delivery is possible with the high-pressure pump. In the partial conveying, in which the high-pressure pump supplies only a portion of its maximum flow, the invention dispenses with the conventional one small metering per one pumping cycle. The inlet valve is energized only in part of the pump cycles in the given period of time. In the remaining part of the pumping cycles, the inlet valve is not energized. The current consumption of the individual pulse when the inlet valve is energized is not dependent on the delivery rate of the high-pressure pump, so that the power consumption is reduced linearly with the number of current supplies compared to conventional methods.
Gemäß weiteren Ausführungsformen ist die Anzahl der Umschaltungen abhängig von dem vorgegebenen Wert für einen Fördergrad der Hochdruckpumpe. Beispielsweise verringert sich die Anzahl der Umschaltungen in dem vorgegebenen Zeitraum bei kleiner werdendem Fördergrad. Insbesondere bleibt dabei die Anzahl der Pumpzyklen in dem vorgegebenen Zeitraum gleich. Somit ist die elektrische Leistungsaufnahme reduziert und ein effizienter Betrieb der Pumpe möglich. Zudem ist die Hochdruckpumpe über ihre gesamte Lebensdauer verlässlich betreibbar, da sie weniger Pumpzyklen unter Last und weniger Lastwechsel im Einlassventil im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren unterliegt. Zudem ist die Geräuschentwicklung reduziert aufgrund der Reduzierung der Anzahl von Umschaltungen des Einlassventils beziehungsweise der Anregungen durch Druckaufbau in der Hochdruckpumpe. According to further embodiments, the number of switching is dependent on the predetermined value for a delivery rate of the high-pressure pump. For example, the number of switches in the predetermined period decreases with decreasing the delivery rate. In particular, the number of pump cycles in the given period remains the same. Thus, the electrical power consumption is reduced and efficient operation of the pump is possible. In addition, the high-pressure pump is reliably operable over its entire service life, since it is subject to fewer pump cycles under load and less load changes in the inlet valve compared to conventional methods. In addition, the Noise reduction due to the reduction of the number of switching of the intake valve or the suggestions by pressure build-up in the high-pressure pump.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird das Einlassventil so umgeschaltet, dass das Einlassventil während mindestens eines Pumpzyklus in Abhängigkeit des vorgegebenen Wertes für den Fördergrad geschlossen ist. Mindestens ein Pumpzyklus läuft bei geschlossenem Einlassventil ab, sodass während der Bewegung des Kolbens in Richtung auf die Längsachse der Antriebswelle kein Fluid in den Zylinderraum eingesaugt wird. Somit ist ein Fördergrad unter 100% möglich. According to further embodiments, the inlet valve is switched so that the inlet valve is closed during at least one pumping cycle in dependence on the predetermined value for the delivery rate. At least one pumping cycle takes place with the inlet valve closed, so that no fluid is sucked into the cylinder chamber during the movement of the piston in the direction of the longitudinal axis of the drive shaft. Thus, a delivery rate below 100% is possible.
Gemäß weiteren Ausführungsformen wird ein Referenzsignal bereitgestellt, das Informationen über den Pumpzyklus umfasst. Das Einlassventil wird in Abhängigkeit von dem Referenzsignal umgeschaltet. Beispielsweise umfasst das Referenzsignal ein Taktsignal, das Informationen über den jeweiligen Beginn eines Pumpzyklus umfasst. Beispielsweise beginnen in dem vorgegebenen Zeitraum vier Pumpzyklen. Nur bei einem Teil der vier Pumpzyklen, beispielsweise bei drei Pumpzyklen, bei zwei Pumpzyklen oder bei einem Pumpzyklus, wird nach dem Beginn des Pumpzyklus das Einspritzventil umgeschaltet, sodass ein Fluidfluss in den Zylinderraum möglich ist. Bei den übrigen Pumpzyklen ist das Einspritzventil geschlossen. According to further embodiments, a reference signal is provided that includes information about the pumping cycle. The inlet valve is switched in response to the reference signal. By way of example, the reference signal comprises a clock signal which contains information about the respective beginning of a pump cycle. For example, four pump cycles begin in the given period. Only in part of the four pump cycles, for example three pump cycles, two pump cycles or one pump cycle, the injection valve is switched after the start of the pumping cycle, so that a fluid flow into the cylinder chamber is possible. For the remaining pump cycles, the injection valve is closed.
Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen. Further advantages, features and developments emerge from the following examples explained in conjunction with the figures.
Es zeigen: Show it:
Die Hochdruckpumpe
Die Pumpe
Das Einlassventil
Im Betrieb wird durch eine Drehbewegung der Antriebswelle
Während des Pumpzyklus muss das Einlassventil
Die Steuereinheit
Beispielsweise ist der jeweilige Beginn
Gemäß weiteren Ausführungsformen sind andere Abstufungen des Fördergrades möglich, insbesondere ist es möglich, dass im Teillastbereich der Hochdruckpumpe
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