DE102012223645B3 - Method for operating e.g. diesel injection system for diesel engine, involves decompressing fuel remaining in compression chamber, detecting opening time point of inlet valve, and determining bulk modulus of fuel based on time point - Google Patents

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Abstract

The method involves filling a compression chamber (40) of a high pressure pump (16) with fuel via an inlet valve (24) i.e. magnet valve. The inlet valve is closed. The fuel in the chamber is compressed. The fuel is outputted from the chamber. The fuel remaining in the chamber is decompressed. An opening time point of the inlet valve is detected. A bulk modulus of the fuel is determined based on the opening time point. A pressure in a high pressure volume of a fuel injection system (10) is regulated by controlling the pump or a pressure reduction valve (58) based on the determined bulk modulus. An independent claim is also included for a fuel injection system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine, bei dem der Kraftstoff in einem Kompressionsraum einer Hochdruckpumpe komprimiert wird, sowie ein solches Kraftstoffeinspritzsystem.The invention relates to a method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine, in which the fuel is compressed in a compression chamber of a high pressure pump, and such a fuel injection system.

An moderne Kraftstoffeinspritzsysteme werden sehr hohe Anforderungen an die Genauigkeit der zugemessenen Kraftstoffmengen und des zeitlichen Ablaufs des Einspritzvorgangs gestellt. Um die geforderte Präzision zu erreichen, ist unter anderem eine genaue Regelung des Einspritzdrucks erforderlich. Hierzu ist es bekannt, unterschiedliche Einflussfaktoren zu berücksichtigen, beispielsweise ein hydraulisches Gesamtvolumen des Systems oder Förderleistungsverluste einer Hochdruckpumpe. Andere Einflussgrößen hängen von der Beschaffenheit des Kraftstoffs ab und können sich daher während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzsystems ändern. Beispielsweise können die Viskosität, die Dichte und die Kompressibilität des Kraftstoffs schwanken. Um diese Schwankungen zu berücksichtigen, können ausgehend von bekannten Mittelwerten Schätzwerte ermittelt werden, die insbesondere bekannte Temperaturabhängigkeiten der jeweiligen Faktoren einbeziehen.To modern fuel injection systems very high demands are placed on the accuracy of the metered amounts of fuel and the timing of the injection process. To achieve the required precision, among other things, an exact control of the injection pressure is required. For this purpose, it is known to take account of different influencing factors, for example a total hydraulic volume of the system or delivery losses of a high-pressure pump. Other factors will depend on the nature of the fuel and may therefore change during operation of the fuel injection system. For example, the viscosity, density and compressibility of the fuel may vary. In order to take these fluctuations into account, it is possible, on the basis of known average values, to determine estimated values, which in particular include known temperature dependencies of the respective factors.

In diesem Zusammenhang ist aus Dokument DE 196 33 156 A1 ein Verfahren zur Steuerung einer Dieselbrennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Drucksignal bestimmt und die Kraftstoffzumessung abhängig von diesem Drucksignal gesteuert wird. Ausgehend von dem Drucksignal wird dann ein Signal bereitgestellt, das die Kraftstoffeigenschaften charakterisiert.In this context is from document DE 196 33 156 A1 a method for controlling a diesel internal combustion engine, in which a pressure signal is determined and the fuel metering is controlled in dependence on this pressure signal. Based on the pressure signal, a signal is then provided which characterizes the fuel properties.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, mit dem eine genauere Druckregelung erzielt werden kann, sowie ein entsprechendes Kraftstoffeinspritzsystem.On this basis, it is the object of the invention to provide a method for operating a fuel injection system for an internal combustion engine, with which a more accurate pressure control can be achieved, and a corresponding fuel injection system.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by the method having the features of claim 1. Advantageous embodiments are specified in the subsequent subclaims.

Das Verfahren dient zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine und weist die folgenden Schritte auf:

  • • Befüllen eines Kompressionsraums einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff über ein Einlassventil,
  • • Schließen des Einlassventils,
  • • Komprimieren des Kraftstoffs in dem Kompressionsraum,
  • • Ausgeben von Kraftstoff aus dem Kompressionsraum,
  • • Dekomprimieren des in dem Kompressionsraum verbleibenden Kraftstoffs
  • • Erfassen eines Öffnungszeitpunkts des Einlassventils,
  • • Ermitteln eines Kompressionsmoduls des Kraftstoffs auf Grundlage des Öffnungszeitpunkts.
The method is for operating a fuel injection system for an internal combustion engine and comprises the following steps:
  • Filling a compression space of a high-pressure pump with fuel via an inlet valve,
  • Closing the inlet valve,
  • Compressing the fuel in the compression space,
  • Dispensing fuel from the compression space,
  • Decompressing the fuel remaining in the compression space
  • Detecting an opening timing of the intake valve,
  • • Determine a compression modulus of the fuel based on the opening time.

Das Einlassventil kann insbesondere ein sogenanntes digitales Einlassventil sein, d. h. ein Ventil, dessen Stellglied zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung hin- und herbewegt wird. Derartige Einlassventile können besonders schnell angesteuert werden.In particular, the inlet valve may be a so-called digital inlet valve, i. H. a valve whose actuator is reciprocated between a fully open and a fully closed position. Such intake valves can be controlled very fast.

Das Schließen des Einlassventils kann durch Anlegen eines entsprechenden Steuersignals an einen Antrieb des Einlassventils bewirkt werden. Das Schließen kann alternativ durch hydraulische Kräfte und/oder Federkräfte bewirkt oder durch diese gefördert werden.The closing of the intake valve may be effected by applying a corresponding control signal to a drive of the intake valve. Closing may alternatively be effected by or promoted by hydraulic forces and / or spring forces.

Der aus dem Kompressionsraum ausgegebene Kraftstoff gelangt in der Regel über ein Auslassventil in einen Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems, der ein Hochdruckvolumen, insbesondere einen Hochdruck-Kraftstoffspeicher, bei Diesel-Einspritzsystemen häufig bezeichnet als „Common Rail”, umfasst.The fuel discharged from the compression space generally passes through an exhaust valve into a high-pressure region of the fuel injection system, which comprises a high-pressure volume, in particular a high-pressure fuel accumulator, frequently referred to as "common rail" in diesel injection systems.

Der Kompressionsmodul des Kraftstoffs beschreibt die Kompressibilität des Kraftstoffs und ist für die sich in dem Kraftstoffeinspritzsystem einstellenden Druckverhältnisse eine wichtige Einflussgröße. Insbesondere in Anbetracht der teils sehr hohen Einspritzdrücke von beispielsweise 2.000 Bar und mehr ändert sich das Volumen des Kraftstoffs während der Kompression erheblich. Insbesondere die von einer Hochdruckpumpe geförderten Kraftstoffmengen können dadurch mit dem Kompressionsmodul variieren. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ermittlung des Kompressionsmoduls des Kraftstoffs können diese Einflüsse bei der Hochdruckregelung berücksichtigt werden. Dadurch kann die Genauigkeit der Hochdruckregelung und somit die insgesamt erreichbare Präzision des Einspritzvorgangs verbessert werden.The compression modulus of the fuel describes the compressibility of the fuel and is an important factor for the pressure conditions in the fuel injection system. Especially in view of the sometimes very high injection pressures, for example, 2,000 bar and more, the volume of the fuel during compression changes significantly. In particular, the quantities of fuel delivered by a high-pressure pump can thereby vary with the compression modulus. By inventively provided determination of the compression modulus of the fuel, these influences can be considered in the high pressure control. Thereby, the accuracy of the high pressure control and thus the overall achievable precision of the injection process can be improved.

Bei der Erfindung wird zur Ermittlung des Kompressionsmoduls des Kraftstoffs ein Öffnungszeitpunkt des Einlassventils erfasst. Hintergrund ist die Erkenntnis, dass dieser Öffnungszeitpunkt maßgeblich vom Kompressionsmodul des Kraftstoffs beeinflusst wird. Dabei öffnet das Einlassventil genau dann, wenn die auf das Stellglied des Einlassventils einwirkenden Kräfte in Richtung zu der Offenstellung hin die entgegengesetzt wirkenden Kräfte überwiegen. Nimmt man die über einen Ventilantrieb, gegebenenfalls einschließlich etwaiger Federn, auf das Stellglied ausgeübten Kräfte als konstant an, kommt es für den Öffnungszeitpunkt auf die Druckdifferenz zwischen dem im Kompressionsraum herrschenden Druck und dem auf der Eingangsseite des Einlassventils herrschenden Druck an. Dabei beträgt der an der Eingangsseite des Einlassventils vorliegende Druck, der zum Beispiel von einer elektrischen Kraftstoff-Vorförderpumpe erzeugt wird, häufig nur wenige Bar. Der im Kompressionsraum vorherrschende Druck entspricht bei geöffnetem Auslassventil im Wesentlichen dem Druck im Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzsystems. Er kann beispielsweise mehrere hundert Bar bis 2.000 Bar oder mehr betragen.In the invention, an opening timing of the intake valve is detected to determine the compression modulus of the fuel. The background is the realization that this opening time is significantly influenced by the compression modulus of the fuel. In this case, the inlet valve opens precisely when the forces acting on the actuator of the inlet valve forces in the direction towards the open position outweigh the opposing forces acting. If the forces exerted on the actuator via a valve drive, possibly including any springs, are assumed to be constant, For the opening time, the pressure difference between the pressure prevailing in the compression space and the pressure prevailing on the inlet side of the inlet valve occurs. In this case, the present at the input side of the intake valve pressure, which is generated for example by a fuel-feed electric pump, often only a few bar. The pressure prevailing in the compression chamber corresponds with open exhaust valve substantially the pressure in the high pressure region of the fuel injection system. For example, it can be several hundred bars to 2,000 bars or more.

Nach dem Ausgeben von Kraftstoff aus dem Kompressionsraum schließt das Auslassventil und der in dem Kompressionsraum verbleibende Kraftstoff wird dekomprimiert. Durch die Vergrößerung des Volumens des Kompressionsraums sinkt der Druck im Kompressionsraum schnell ab, und zwar in Abhängigkeit des Kompressionsmoduls des noch im Kompressionsraum befindlichen Kraftstoffs. Je „weicher” der Kraftstoff ist, d. h. je geringer sein Kompressionsmodul ist, desto langsamer sinkt der Druck im Kompressionsraum ab. Bei Erreichen des beschriebenen Kräftegleichgewichts auf das Stellglied des Einlassventils beginnt das Einlassventil zu öffnen.After discharging fuel from the compression space, the exhaust valve closes and the fuel remaining in the compression space is decompressed. By increasing the volume of the compression chamber, the pressure in the compression chamber drops rapidly, depending on the compression modulus of the fuel still in the compression chamber. The softer the fuel, d. H. the lower the compression modulus, the slower the pressure in the compression chamber will decrease. Upon reaching the described balance of forces on the actuator of the intake valve, the intake valve begins to open.

Der Öffnungszeitpunkt des Einlassventils kann durch eine Größe beschrieben werden, die das Volumen des Kompressionsraums kennzeichnet, gemessen etwa in Grad einer Drehbewegung einer die Hochdruckpumpe antreibenden Welle. Dies bietet sich insbesondere an für eine Hochdruckpumpe mit einem Kolben, dessen Stellung für das Volumen des Kompressionsraums maßgeblich ist und der von einer Nockenwelle angetrieben wird. Dann kann der Öffnungszeitpunkt zweckmäßigerweise angegeben werden in Grad der Drehbewegung der Nockenwelle nach Erreichen des oberen Totpunkts des Kolbens.The opening timing of the intake valve may be described by a value indicative of the volume of the compression space measured approximately in degrees of rotational movement of a shaft driving the high-pressure pump. This is particularly suitable for a high-pressure pump with a piston whose position is decisive for the volume of the compression chamber and which is driven by a camshaft. Then, the opening timing may be suitably indicated in degrees of rotational movement of the camshaft upon reaching the top dead center of the piston.

In einer Ausgestaltung umfasst das Verfahren den weiteren Schritt: Regeln des Drucks in einem Hochdruckvolumen des Einspritzsystems durch Ansteuern der Hochdruckpumpe oder eines Druckabbauventils in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul. Der ermittelte Kompressionsmodul wird in diesem Fall unmittelbar für eine Verbesserung der Druckregelung herangezogen. Das Hochdruckvolumen kann insbesondere ein Hochdruck-Kraftstoffspeicher sein. Der darin herrschende Druck kann insbesondere durch Einstellen der Fördermenge der Hochdruckpumpe gesteuert werden. Die Fördermenge der Hochdruckpumpe wird durch eine entsprechende Ansteuerung der Hochdruckpumpe vorgegeben, die bei der Erfindung den ermittelten Kompressionsmodul berücksichtigen kann. Ebenfalls möglich ist eine Steuerung des Drucks in dem Hochdruckvolumen über ein Druckabbauventil, das mit dem Hochdruckvolumen verbunden ist und über das gezielt Kraftstoff aus dem Hochdruckvolumen abgeführt werden kann. Dieser Kraftstoff kann beispielsweise in einen Kraftstofftank zurückgeführt werden. Die Ansteuerung des Druckabbauventils kann in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul erfolgen. In einer Ausgestaltung wird der Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul vorgegeben. Das Schließen des Einlassventils erfolgt während einer Pumpphase, in der das Volumen des Kompressionsraums verringert wird. Bei geschlossenem Einlassventil wird der in dem Kompressionsraum befindliche Kraftstoff komprimiert und eine Kraftstoffmenge über das Auslassventil ausgegeben. Bevor das Einlassventil geschlossen wird, kann der Kraftstoff während der Verringerung des Volumens des Kompressionsraums über das geöffnete Einlassventil in den Niederdruckbereich zurückgeführt werden. Daher ist der Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils für die während der Pumpphase in den Hochdruckbereich geförderte Kraftstoffmenge maßgeblich. Unter Berücksichtigung des Kompressionsmoduls kann die tatsächlich erzielte Fördermenge während der Pumpphase besonders exakt eingestellt werden.In one embodiment, the method comprises the further step of regulating the pressure in a high-pressure volume of the injection system by controlling the high-pressure pump or a pressure reduction valve as a function of the determined compression modulus. The determined compression modulus is used in this case directly for an improvement of the pressure control. The high-pressure volume may in particular be a high-pressure fuel accumulator. The pressure prevailing therein can be controlled in particular by adjusting the delivery rate of the high-pressure pump. The delivery rate of the high-pressure pump is predetermined by a corresponding control of the high-pressure pump, which can take into account the determined compression modulus in the invention. Also possible is a control of the pressure in the high-pressure volume via a pressure reduction valve, which is connected to the high-pressure volume and can be removed via the targeted fuel from the high-pressure volume. This fuel can for example be returned to a fuel tank. The control of the pressure reduction valve can be carried out in dependence on the determined compression modulus. In one embodiment, the time of closing of the inlet valve is predetermined as a function of the determined compression module. The closing of the inlet valve occurs during a pumping phase in which the volume of the compression chamber is reduced. When the inlet valve is closed, the fuel in the compression chamber is compressed and an amount of fuel is output via the outlet valve. Before the intake valve is closed, the fuel may be returned to the low pressure region via the opened intake valve while reducing the volume of the compression chamber. Therefore, the timing of closing the intake valve for the pumped during the pumping phase in the high-pressure region fuel quantity is relevant. Taking into account the compression module, the actually achieved flow rate can be set very precisely during the pumping phase.

In einer Ausgestaltung ist das Einlassventil ein Magnetventil und zur Erfassung des Öffnungszeitpunkts wird ein Stromfluss im Antrieb des Magnetventils ausgewertet. Ein Magnetventil ist ein Ventil mit einem elektromagnetischen Antrieb, der in der Regel eine Spule aufweist. Durch Bestromung der Spule wird eine Kraft auf ein Stellglied bzw. auf einen damit verbundenen Anker des Magnetventils ausgeübt. Umgekehrt führt eine Bewegung des Stellglieds zu einem Stromfluss in dem Antrieb. Dieser kann erfasst werden, um den Öffnungszeitpunkt zu detektieren. Dadurch kann der Öffnungszeitpunkt ohne eine spezielle Sensorik erfasst werden.In one embodiment, the inlet valve is a solenoid valve and for detecting the opening time, a current flow in the drive of the solenoid valve is evaluated. A solenoid valve is a valve with an electromagnetic drive, which usually has a coil. By energizing the coil, a force is exerted on an actuator or on an associated armature of the solenoid valve. Conversely, movement of the actuator results in current flow in the drive. This can be detected to detect the opening time. As a result, the opening time can be detected without a special sensor.

In einer Ausgestaltung wird bei der Auswertung des Stromflusses ein Sprung der Änderungsgeschwindigkeit des Stromflusses erkannt. Wie vorstehend erläutert, ergibt sich die Öffnungsbewegung des Magnetventils als Folge einer Umkehr der Druckverhältnisse. Es handelt sich um eine kurze, schnelle Bewegung, die zu einer Änderung des Stromflusses durch elektromagnetische Induktion führt. Versuche haben gezeigt, dass der Öffnungszeitpunkt messtechnisch gut an einem Sprung der Änderungsgeschwindigkeit festgemacht werden kann. Der Sprung kann zum Beispiel im Wechsel von einem konstanten Stromfluss (mit Änderungsgeschwindigkeit Null) zu einem ansteigenden Stromfluss (mit einer näherungsweise konstanten Änderungsgeschwindigkeit) bestehen.In one embodiment, a jump in the rate of change of the current flow is detected in the evaluation of the current flow. As explained above, the opening movement of the solenoid valve results as a result of a reversal of the pressure conditions. It is a short, fast movement that leads to a change in the current flow through electromagnetic induction. Experiments have shown that the opening time can be metrologically well attached to a jump in the rate of change. For example, the jump may be a change from a constant current flow (zero rate of change) to a rising current level (with an approximately constant rate of change).

In einer Ausgestaltung ist das Magnetventil stromlos offen und während des Dekomprimierens des in dem Kompressionsraum befindlichen Kraftstoffs wird eine Prüfspannung an den Antrieb des Magnetventils angelegt, die für das Geschlossenhalten des Magnetventils zu gering ist. Die Verwendung einer solchen Prüfspannung beeinflusst den erwünschten Öffnungsvorgang des Magnetventils nicht, vereinfacht jedoch die messtechnische Erfassung der Änderung des Stromflusses im Antrieb des Magnetventils.In one embodiment, the solenoid valve is normally open and during decompression of the fuel in the compression chamber, a test voltage is applied to the drive of the solenoid valve, which is too low for the keep closed of the solenoid valve. The use of such a test voltage does not affect the desired opening operation of the solenoid valve, but simplifies the metrological detection of the change in the current flow in the drive of the solenoid valve.

Die oben genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch das Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben. Das Kraftstoffeinspritzsystem hat

  • • eine Hochdruckpumpe, die ein Einlassventil und einen Kompressionsraum aufweist, und
  • • ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, einen Öffnungszeitpunkt des Einlassventils während des Dekomprimierens von in dem Kompressionsraum befindlichen Kraftstoff zu erfassen und
  • • auf Grundlage des erfassten Öffnungszeitpunkts einen Kompressionsmodul des Kraftstoffs zu ermitteln.
The above object is also achieved by the fuel injection system for an internal combustion engine with the features of claim 7. Advantageous embodiments are specified in the appended subclaims. The fuel injection system has
  • A high pressure pump having an inlet valve and a compression chamber, and
  • A control unit which is designed to detect an opening time of the intake valve during the decompression of fuel located in the compression space, and
  • • determine a compression modulus of fuel based on the detected opening time.

Das Kraftstoffeinspritzsystem kann insbesondere ein Benzin- oder Dieseleinspritzsystem sein. Der betreffende Kraftstoff kann von dem Kraftstoffeinspritzsystem von einem Kraftstofftank bis in einen Brennraum der Brennkraftmaschine gefördert werden. Weitere Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems können unter anderem sein: Ein Kraftstofftank, eine Niederdruckkraftstoffpumpe, ein Hochdruck-Kraftstoffspeicher und/oder mindestens ein Injektor. Die Hochdruckpumpe kann weiterhin beispielsweise ein Auslassventil und/oder einen Kolben aufweisen.The fuel injection system may in particular be a gasoline or diesel injection system. The fuel in question can be conveyed by the fuel injection system from a fuel tank into a combustion chamber of the internal combustion engine. Other components of the fuel injection system may include, but are not limited to, a fuel tank, a low pressure fuel pump, a high pressure fuel accumulator, and / or at least one injector. The high-pressure pump can furthermore have, for example, an outlet valve and / or a piston.

Zur Erläuterung der Vorteile des Kraftstoffeinspritzsystems wird zunächst auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen, die entsprechend gelten. Es versteht sich, dass das Kraftstoffeinspritzsystem das erfindungsgemäße Verfahren ausführen kann und dass jedes seiner Merkmale entsprechend den vorstehenden Erläuterungen des Verfahrens ausgestaltet sein kann. Ebenso können die nachfolgend erläuterten Merkmale des Kraftstoffeinspritzsystems gegebenenfalls zur weiteren Ausgestaltung jedes der vorstehend erläuterten Verfahren herangezogen werden.To explain the advantages of the fuel injection system, reference is first made to the above explanations of the corresponding method features, which apply accordingly. It is understood that the fuel injection system can perform the method according to the invention and that each of its features can be designed according to the above explanations of the method. Likewise, the features of the fuel injection system explained below may optionally be used for the further development of each of the methods explained above.

Das Steuergerät kann ferner dazu ausgebildet sein, das Einlassventil anzusteuern. Insbesondere kann es sich um ein zentrales Motorsteuergerät handeln, das für die Steuerung weiterer Elemente – beispielsweise der Injektoren und/oder einer Vorförderpumpe – zuständig ist.The control unit may also be designed to control the inlet valve. In particular, it may be a central engine control unit, which is responsible for the control of other elements - for example, the injectors and / or a prefeed pump.

Durch die Erfassung des Öffnungszeitpunkts des Einlassventils kann mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystem insbesondere eine präzisere Druckregelung erreicht werden, wie bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert.By detecting the opening timing of the intake valve can be achieved with the fuel injection system according to the invention, in particular a more precise pressure control, as already explained in connection with the method.

In einer Ausgestaltung ist das Steuergerät dazu ausgebildet, einen Druck in einem Hochdruckvolumen des Kraftstoffeinspritzsystems durch Ansteuern der Hochdruckpumpe oder eines Druckabbauventils in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul zu regeln. Hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen. Das Hochdruckvolumen kann insbesondere ein Hochdruck-Kraftstoffspeicher sein. Es ist über das Auslassventil mit der Hochdruckpumpe verbunden. Als Messgröße für die Druckregelung kann ein Hochdrucksensor ausgewertet werden, der den Druck in dem Hochdruckvolumen erfasst.In one embodiment, the control unit is designed to regulate a pressure in a high-pressure volume of the fuel injection system by controlling the high-pressure pump or a pressure reduction valve as a function of the determined compression modulus. Reference is made to the above explanations of the corresponding method features. The high-pressure volume may in particular be a high-pressure fuel accumulator. It is connected to the high pressure pump via the outlet valve. As a measure of the pressure control, a high pressure sensor can be evaluated, which detects the pressure in the high pressure volume.

In einer Ausgestaltung ist das Steuergerät dazu ausgebildet, das Einlassventil zu einem von dem ermittelten Kompressionsmodul abhängigen Zeitpunkt zu schließen. Hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen.In one embodiment, the control unit is designed to close the inlet valve at a time dependent on the determined compression module. Reference is made to the above explanations of the corresponding method features.

In einer Ausgestaltung ist das Einlassventil ein Magnetventil und das Steuergerät ist dazu ausgebildet, zur Erfassung des Öffnungszeitpunkts einen Stromfluss im Antrieb des Magnetventils auszuwerten. Auch hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.In one embodiment, the inlet valve is a solenoid valve and the control unit is designed to evaluate a current flow in the drive of the solenoid valve for detecting the opening time. Again, reference is made to the above explanations.

In einer Ausgestaltung ist das Steuergerät dazu ausgebildet, bei der Auswertung des Stromflusses einen Sprung der Änderungsgeschwindigkeit des Stromflusses zu erkennen. Auch hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen verwiesen.In one embodiment, the control unit is designed to detect a jump in the rate of change of the current flow during the evaluation of the current flow. Again, reference is made to the above explanations.

In einer Ausgestaltung ist das Magnetventil stromlos offen und das Steuergerät ist dazu ausgebildet, während des Dekomprimierens des Kraftstoffs eine Prüfspannung an den Antrieb des Magnetventils anzulegen, die für das Geschlossenhalten des Magnetventils zu gering ist. Auch hierzu wird auf die vorstehenden Erläuterungen der korrespondierenden Verfahrensmerkmale verwiesen.In one embodiment, the solenoid valve is normally open and the control unit is designed to apply a test voltage to the drive of the solenoid valve during the decompression of the fuel, which is too low for keeping the solenoid valve closed. Again, reference is made to the above explanations of the corresponding method features.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzsystems, 1 a schematic representation of a fuel injection system according to the invention,

2 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 2 a diagram for explaining the method according to the invention.

Das Kraftstoffeinspritzsystem 10 der 1 weist einen Kraftstofftank 12 auf, in dem eine elektrische Vorförderpumpe 14 angeordnet ist. Diese fördert den in dem Kraftstofftank 12 befindlichen Kraftstoff zu einer Hochdruckpumpe 16, genauer zu einem Kraftstoffzulauf 18 dieser Hochdruckpumpe 16. Im Kraftstoffzulauf 18 ist ein Kraftstofffilter 20 angeordnet.The fuel injection system 10 of the 1 has a fuel tank 12 in which one electric prefeed pump 14 is arranged. This promotes the in the fuel tank 12 located fuel to a high pressure pump 16 , more precisely to a fuel feed 18 this high pressure pump 16 , In the fuel feed 18 is a fuel filter 20 arranged.

Von dort aus gelangt der Kraftstoff zu einem Eingang 22 eines Einlassventils 24. Das Einlassventil 24 weist ein Stellglied 26 auf, an dem ein Ventilteller 28 befestigt ist. Der Ventilteller 28 wirkt zusammen mit einem Ventilsitz 30. Mit dem Eingang 22 des Einlassventils 44 verbunden ist außerdem ein Dämpfer 82, der Druckpulsationen infolge von durch das geöffnete Einlassventil 24 in den Niederdruckbereich zurückgeführten Kraftstoffmengen dämpft.From there, the fuel reaches an entrance 22 an intake valve 24 , The inlet valve 24 has an actuator 26 on, on which a valve plate 28 is attached. The valve plate 28 works together with a valve seat 30 , With the entrance 22 of the inlet valve 44 connected is also a damper 82 , the pressure pulsations due to through the open inlet valve 24 damped in the low pressure range returned amounts of fuel.

Das Stellglied 26 wird mittels einer Feder 32 mit einer Kraft in seine Offenstellung beaufschlagt. Als elektromagnetischer Antrieb für das Einlassventil 24 dient eine Spule 34, die über eine elektrische Leitung 36 mit einem Steuergerät 38 verbunden ist. Durch Ansteuern des Einlassventils 24 mit einem elektrischen Strom über die elektrische Leitung 36 kann das Steuergerät 38 das Stellglied 26 in seine Geschlossenstellung bewegen. Das Einlassventil 24 ist ein sogenanntes digitales Einlassventil, das im Wesentlichen zwischen einer vollständig geöffneten und einer vollständig geschlossenen Stellung hin- und herbewegt wird. Es handelt sich um ein stromlos offenes Ventil.The actuator 26 is by means of a spring 32 with a force in its open position charged. As electromagnetic drive for the inlet valve 24 serves a coil 34 that have an electrical line 36 with a control unit 38 connected is. By driving the inlet valve 24 with an electric current via the electrical line 36 can the controller 38 the actuator 26 move to its closed position. The inlet valve 24 is a so-called digital intake valve, which is substantially reciprocated between a fully open and a fully closed position. It is a normally open valve.

Bei geöffnetem Einlassventil 24 kann der Kraftstoff vom Einlassventil 24 in einen Kompressionsraum 40 der Hochdruckpumpe 16 einströmen. Das Volumen des Kompressionsraums 40 wird durch die Stellung eines Kolbens 42 bestimmt. Der Kolben wird von einer Nockenwelle 44 angetrieben, die drei Nocken 46 aufweist. Die Nockenwelle 44 kann beispielsweise eine Nocken- oder Ausgleichswelle einer dem Kraftstoffeinspritzsystem 10 zugeordneten Brennkraftmaschine sein oder mit einer solchen gekoppelt sein.When the inlet valve is open 24 can the fuel from the inlet valve 24 in a compression room 40 the high pressure pump 16 flow. The volume of the compression space 40 is determined by the position of a piston 42 certainly. The piston is driven by a camshaft 44 driven, the three cams 46 having. The camshaft 44 For example, a cam or balance shaft of a fuel injection system 10 be associated internal combustion engine or be coupled with such.

Bewegt sich der Kolben 42 in der Figur nach links, d. h. zu seinem oberen Totpunkt, wird das Volumen des Kompressionsraums 40 verkleinert. Erfolgt dies bei geschlossener Stellung des Einlassventils 24, wird der in dem Kompressionsraum 40 befindliche Kraftstoff komprimiert und eine Kraftstoffmenge über ein Auslassventil 48 ausgegeben. Der Kraftstoff gelangt dann über den Ausgang 50 der Hochdruckpumpe 16 in einen Hochdruck-Kraftstoffspeicher 52. Zwischen dem Kraftstoffzulauf 18 und dem Ausgang 50 der Hochdruckpumpe 16 befindet sich ein Rückschlagventil 54.Moves the piston 42 in the figure to the left, ie to its top dead center, the volume of the compression chamber 40 reduced. This is done with the inlet valve closed 24 , that will be in the compression room 40 contained fuel and an amount of fuel via an exhaust valve 48 output. The fuel then passes through the outlet 50 the high pressure pump 16 in a high-pressure fuel storage 52 , Between the fuel inlet 18 and the exit 50 the high pressure pump 16 there is a check valve 54 ,

Vom Hochdruck-Kraftstoffspeicher 52 aus wird der Kraftstoff über mindestens einen Injektor 56 in einen nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Mit dem Hochdruck-Kraftstoffspeicher 52 verbunden ist außerdem ein Druckabbauventil 58.From high pressure fuel storage 52 Off the fuel is through at least one injector 56 injected into a combustion chamber, not shown, of the internal combustion engine. With the high-pressure fuel storage 52 connected is also a pressure reduction valve 58 ,

Der sich in dem Hochdruck-Kraftstoffspeicher 52 einstellende Druck wird im Wesentlichen bestimmt von der Fördermenge der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 16, welche für die in den Hochdruck-Kraftstoffspeicher 52 geförderte Kraftstoffmenge verantwortlich ist. Um bei der Steuerung der Hochdruckpumpe 16 die schwankende Kompressibilität des Kraftstoffs zu berücksichtigen, wird bei der Erfindung ein sich im Betrieb ergebender Öffnungszeitpunkt des Einlassventils 24 erfasst und auf dieser Grundlage ein Kompressionsmodul des Kraftstoffs ermittelt. Dies wird anhand des Diagramms der 2 erläutert.Located in the high pressure fuel tank 52 adjusting pressure is essentially determined by the delivery rate of the high-pressure fuel pump 16 which for the in the high-pressure fuel storage 52 subsidized fuel quantity is responsible. To control the high pressure pump 16 Taking into account the fluctuating compressibility of the fuel is in the invention, an operating in the opening timing of the intake valve 24 detected and determined on this basis, a compression modulus of the fuel. This is based on the diagram of the 2 explained.

Das Diagramm zeigt im unteren Teil, aufgetragen über die Zeit, eine Kurve 60, die die Bewegung des Kolbens 42 der Hochdruckpumpe 16 wiedergibt. Man erkennt einen in erster Nährung sinusförmigen Verlauf, der im Diagramm links bei einem unteren Totpunkt 62 beginnt, bis zu einem oberen Totpunkt 64 ansteigt und dann bei 66 wieder den unteren Totpunkt erreicht.The diagram shows a curve in the lower part, plotted over time 60 that the movement of the piston 42 the high pressure pump 16 reproduces. One recognizes a sinusoidal course in the first approximation, in the diagram on the left at a bottom dead center 62 begins, until a top dead center 64 rises and then reaches bottom dead center again at 66.

Der Abschnitt vom unteren Totpunkt 62 bis zum oberen Totpunkt 64 des Kolbens 42 ist eine Pumpphase 68, während der das Volumen des Kompressionsraums 40 verkleinert wird. Der Abschnitt vom oberen Totpunkt 64 bis zum Öffnungszeitpunkt 70 des Einlassventils 24 ist eine Dekompressionsphase 72, während der sich das Volumen des Kompressionsraums 40 vergrößert.The section from bottom dead center 62 to top dead center 64 of the piston 42 is a pumping phase 68 while the volume of the compression space 40 is reduced. The section from top dead center 64 until the opening time 70 of the inlet valve 24 is a decompression phase 72 while the volume of the compression space 40 increased.

Zum Öffnungszeitpunkt 70, im Beispiel etwa bei einem Drehwinkel der Nockenwelle von 8,5° nach Erreichen des oberen Totpunkts 64, wie in der 2 unten angedeutet, öffnet das Einlassventil 24. An den Öffnungszeitpunkt 70 schließt sich eine Saugphase 74 der Hochdruckpumpe 16 an, die bis zum erneuten Erreichen des unteren Totpunkts bei 66 anhält. Während dieser Saugphase 74 wird der Kompressionsraum 40 über das Einlassventil 24 mit Kraftstoff befüllt.At the opening time 70 , in the example, for example, at a rotation angle of the camshaft of 8.5 ° after reaching top dead center 64 , like in the 2 indicated below, opens the inlet valve 24 , At the opening time 70 closes a suction phase 74 the high pressure pump 16 at, until reaching the bottom dead center again 66 stops. During this sucking phase 74 becomes the compression space 40 via the inlet valve 24 filled with fuel.

Die in der 2 eingezeichnete weitere Kurve 76 gibt den Verlauf des Stromflusses in der Spule 34 des Einlassventils 24 wieder, welcher von dem Steuergerät 38 gemessen wird. Die Kurve zeigt kurz nach dem unteren Totpunkt 62 einen starken Anstieg, der auf das Schließen des Einlassventils 24 infolge einer entsprechenden Ansteuerung durch das Steuergerät 38 zurückzuführen ist. Ab einem bestimmten Punkt dieses Anstiegs der Kurve 76 ist das Einlassventil 24 geschlossen und bei der darauffolgenden Bewegung des Kolbens 42 zu dem oberen Totpunkt 64 hin wird eine Kraftstoffmenge aus dem Kompressionsraum 40 in den Hochdruck-Kraftstoffspeicher 52 gefördert. Während dieser Förderung wird der Stromfluss in der Spule 34 variiert, wie aus der Kurve 76 ersichtlich. Ab Erreichen eines bestimmten Drucks im Kompressionsraum 40 ist eine Bestromung der Spule 34 nicht länger erforderlich, um das Einlassventil 24 in seiner geschlossenen Stellung zu halten. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunkts 64 beträgt der Stromfluss null und wird bis zu einem Drehwinkel der Nockenwelle 44 von ca. 3° nach Erreichen des oberen Totpunkts 64 auf diesem Wert gehalten.The in the 2 drawn another curve 76 gives the course of the current flow in the coil 34 of the inlet valve 24 again, which of the controller 38 is measured. The curve shows shortly after bottom dead center 62 a sharp increase, due to the closing of the inlet valve 24 due to a corresponding control by the control unit 38 is due. From a certain point of this rise of the curve 76 is the inlet valve 24 closed and during the subsequent movement of the piston 42 to the top dead center 64 There is an amount of fuel from the compression chamber 40 in the high-pressure fuel storage 52 promoted. During this promotion, the current flow in the coil 34 varies, as if from the curve 76 seen. From reaching a certain pressure in the compression chamber 40 is an energization of the coil 34 no longer required to the inlet valve 24 to keep in its closed position. Just before reaching top dead center 64 the current flow is zero and is up to a rotation angle of the camshaft 44 of about 3 ° after reaching top dead center 64 held at this value.

Während des Dekomprimierens des im Kompressionsraum verbleibenden Kraftstoffs in der Dekompressionsphase 72 wird dann ein geringer Prüfstrom in der Spule 34 erzeugt, wie bei 78 am Verlauf der Kurve 76 erkennbar.During decompression of the fuel remaining in the compression space in the decompression phase 72 then becomes a low test current in the coil 34 generated as in 78 on the course of the curve 76 recognizable.

Zum Erreichen des Öffnungszeitpunkts 70, d. h. bei einem Winkel von ca. 8,5° der Nockenwelle 44 nach dem oberen Totpunkt 64, öffnet das Einlassventil 24 infolge des im Kompressionsraum 40 abnehmenden Drucks. Dies zeigt sich an einem Anstieg des Stromflusses bei 80. Insbesondere ändert sich die Steigung der Kurve 76 sprunghaft von einer Steigung von annähernd null im Bereich 78 hin zu einem positiven Wert im Bereich 80. Aus dieser Steigungsänderung des Prüfstroms kann auf den Öffnungszeitpunkt 70 geschlossen werden.To reach the opening time 70 , ie at an angle of about 8.5 ° of the camshaft 44 after top dead center 64 , opens the inlet valve 24 as a result of the compression space 40 decreasing pressure. This is indicated by an increase in current flow 80 , In particular, the slope of the curve changes 76 abruptly from a slope of approximately zero in the range 78 towards a positive value in the field 80 , From this change in slope of the test current can on the opening time 70 getting closed.

Die nachfolgend wiedergegebene Tabelle 1 zeigt, wie der Öffnungszeitpunkt 70 mit dem Kompressionsmodul des Kraftstoffs zusammenhängt. In der linken Spalte der Tabelle ist der Drehwinkel der Nockenwelle 44 zum Öffnungszeitpunkt 70 in Grad nach dem oberen Totpunkt 64 eingetragen. In der rechten Spalte finden sich die zugehörigen Werte für den Kompressionsmodul in Bar.The following reproduced Table 1 shows how the opening time 70 related to the compression modulus of the fuel. In the left column of the table is the angle of rotation of the camshaft 44 at the opening time 70 in degrees after top dead center 64 entered. The right-hand column shows the corresponding values for the compression modulus in bar.

Weist der Kraftstoff ein hohes Kompressionsmodul von beispielsweise 15.000 Bar auf, öffnet das Einlassventil bereits bei einem Drehwinkel der Nockenwelle 44 von 5°. Bei einem „weicheren” Kraftstoff mit einem Kompressionsmodul von nur 5.000 Bar öffnet das Einlassventil erst bei einem Drehwinkel der Nockenwelle 44 von 16°. Daher kann der Kompressionsmodul des Kraftstoffs auf Grundlage der erfassten Öffnungszeitpunkte ermittelt werden. Drehwinkel Kompressionsmodul 5 15.000 8 10.000 10 8.000 12 7.000 14 6.000 16 5.000 If the fuel has a high compression modulus of, for example, 15,000 bar, the intake valve already opens at a rotational angle of the camshaft 44 of 5 °. With a "softer" fuel with a compression modulus of only 5,000 bar, the intake valve opens only at a rotational angle of the camshaft 44 of 16 °. Therefore, the compression modulus of the fuel can be determined based on the detected opening timings. angle of rotation bulk modulus 5 15,000 8th 10,000 10 8000 12 7000 14 6000 16 5000

Claims (12)

Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffeinspritzsystems (10) für eine Brennkraftmaschine mit den folgenden Schritten: • Befüllen eines Kompressionsraums (40) einer Hochdruckpumpe (16) mit Kraftstoff über ein Einlassventil (24), • Schließen des Einlassventils (24), • Komprimieren des Kraftstoffs in dem Kompressionsraum (40), • Ausgeben von Kraftstoff aus dem Kompressionsraum (40), • Dekomprimieren des in dem Kompressionsraum (40) verbleibenden Kraftstoffs, • Erfassen eines Öffnungszeitpunkts (70) des Einlassventils (24), • Ermitteln eines Kompressionsmoduls des Kraftstoffs auf Grundlage des Öffnungszeitpunkts (70).Method for operating a fuel injection system ( 10 ) for an internal combustion engine comprising the following steps: filling a compression space ( 40 ) a high pressure pump ( 16 ) with fuel via an inlet valve ( 24 ), • closing the inlet valve ( 24 ), Compressing the fuel in the compression space ( 40 ), • output of fuel from the compression chamber ( 40 ), • decompressing in the compression room ( 40 ) remaining fuel, • detecting an opening time ( 70 ) of the inlet valve ( 24 ), Determining a compression modulus of the fuel based on the opening time ( 70 ). Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: • Regeln des Drucks in einem Hochdruckvolumen des Kraftstoffeinspritzsystems (10) durch Ansteuern der Hochdruckpumpe (16) oder eines Druckabbauventils (58) in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul.Method according to Claim 1, characterized by the further step of: • regulating the pressure in a high-pressure volume of the fuel injection system ( 10 ) by driving the high-pressure pump ( 16 ) or a pressure relief valve ( 58 ) as a function of the determined compression modulus. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitpunkt des Schließens des Einlassventils (24) in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul vorgegeben wird.Method according to claim 2, characterized in that the moment of closing of the inlet valve ( 24 ) is predetermined as a function of the determined compression modulus. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (24) ein Magnetventil ist und zur Erfassung des Öffnungszeitpunkts (70) ein Stromfluss im Antrieb des Magnetventils ausgewertet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet valve ( 24 ) is a solenoid valve and for detecting the opening time ( 70 ) a current flow in the drive of the solenoid valve is evaluated. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des Stromflusses ein Sprung der Änderungsgeschwindigkeit des Stromflusses erkannt wird.A method according to claim 4, characterized in that in the evaluation of the current flow, a jump in the rate of change of the current flow is detected. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil stromlos offen ist und dass während des Dekomprimierens des Kraftstoffs eine Prüfspannung an den Antrieb des Magnetventils angelegt wird, die für das Geschlossenhalten des Magnetventils zu gering ist.A method according to claim 4 or 5, characterized in that the solenoid valve is normally open and that during the decompression of the fuel, a test voltage is applied to the drive of the solenoid valve, which is too low for the keep closed of the solenoid valve. Kraftstoffeinspritzsystem (10) für eine Brennkraftmaschine mit • einer Hochdruckpumpe (16), die ein Einlassventil (24) und einen Kompressionsraum (40) aufweist, und • einem Steuergerät (38), das dazu ausgebildet ist, einen Öffnungszeitpunkt (70) des Einlassventils (24) während des Dekomprimierens von in dem Kompressionsraum (40) befindlichen Kraftstoff zu erfassen und • auf Grundlage des erfassten Öffnungszeitpunkts (70) einen Kompressionsmodul des Kraftstoffs zu ermitteln.Fuel injection system ( 10 ) for an internal combustion engine with • a high-pressure pump ( 16 ), which is an inlet valve ( 24 ) and a compression space ( 40 ), and • a control unit ( 38 ), which is adapted to an opening time ( 70 ) of the inlet valve ( 24 ) during the decompression of in the compression space ( 40 ) to detect fuel and • on the basis of the recorded opening time ( 70 ) to determine a compression modulus of the fuel. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (38) dazu ausgebildet ist, einen Druck in einem Hochdruckvolumen des Kraftstoffeinspritzsystems (10) durch Ansteuern der Hochdruckpumpe (16) oder eines Druckabbauventils (58) in Abhängigkeit von dem ermittelten Kompressionsmodul zu regeln.Fuel injection system ( 10 ) according to claim 7, characterized in that the control unit ( 38 ) is adapted to a pressure in a high-pressure volume of the fuel injection system ( 10 ) by driving the high-pressure pump ( 16 ) or a pressure relief valve ( 58 ) in response to the determined compression modulus. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (38) dazu ausgebildet ist, das Einlassventil (24) zu einem von dem ermittelten Kompressionsmodul abhängigen Zeitpunkt zu schließen.Fuel injection system ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the control unit ( 38 ) is adapted to the inlet valve ( 24 ) to close at a time dependent on the determined compression modulus. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (24) ein Magnetventil ist und das Steuergerät (38) dazu ausgebildet ist, zur Erfassung des Öffnungszeitpunkts (70) einen Stromfluss im Antrieb des Magnetventils auszuwerten.Fuel injection system ( 10 ) according to one of claims 7 to 9, characterized in that the inlet valve ( 24 ) is a solenoid valve and the control unit ( 38 ) is designed to detect the opening time ( 70 ) evaluate a current flow in the drive of the solenoid valve. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (38) dazu ausgebildet ist, bei der Auswertung des Stromflusses einen Sprung der Änderungsgeschwindigkeit des Stromflusses zu erkennen.Fuel injection system ( 10 ) according to claim 10, characterized in that the control unit ( 38 ) is designed to detect a jump in the rate of change of the current flow in the evaluation of the current flow. Kraftstoffeinspritzsystem (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil stromlos offen ist und dass das Steuergerät (38) dazu ausgebildet ist, während des Dekomprimierens des Kraftstoffs eine Prüfspannung an den Antrieb des Magnetventils anzulegen, die für das Geschlossenhalten des Magnetventils zu gering ist.Fuel injection system ( 10 ) according to claim 10 or 11, characterized in that the solenoid valve is normally open and that the control unit ( 38 ) is adapted to apply during the decompression of the fuel, a test voltage to the drive of the solenoid valve, which is too low for the keep closed of the solenoid valve.
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