DE102013020941A1 - Verfahren und Vorrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff bei einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und Vorrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff bei einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Straßenfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens, wobei der Antriebsstrang (2) mit einer Brennkraftmaschine (6), die mehrere Zylinder (8) aufweist, die je einen Brennraum (9) enthalten und in denen je ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist, mit einem schaltbaren Getriebe (5), das mit der Brennkraftmaschine (6) antriebsgekoppelt ist und das mehrere Getriebegänge aufweist, zwischen denen das Getriebe (5) umschaltbar ist, und mit einer Kraftstoffeinspritzanlage (7) ausgestattet, der einen Injektor (10) je Zylinder (8) zum Einspritzen von Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum (9), eine Verteilerleiste (11) zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, an die die Injektoren (10) angeschlossen sind, und eine Hochdruckpumpe (12) zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Verteilerleiste (11) umfasst. Beim Betriebsverfahren wird während eines Getriebeschaltvorgangs zum Reduzieren einer Antriebsleistung der Brennkraftmaschine (6) zumindest eine Zylinderausblendung durchgeführt, so dass beim jeweiligen Zylinder (8) keine oder nur eine reduzierte Kraftstoffeinspritzung erfolgt. Um nun die hydraulische Belastung der Kraftstoffeinspritzanlage (7) zu reduzieren, wird vorgeschlagen, während des jeweiligen Getriebeschaltvorgangs einen zur Hochdruckpumpe (12) führenden Kraftstoffstrom zu reduzieren.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Straßenfahrzeugs und vorzugsweise eines Personenkraftwagens. Die Erfindung betrifft ferner eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung für ein eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe aufweisendes Kraftfahrzeug. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug. Schließlich betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Straßenfahrzeug, das mit einem derartigen Antriebsstrang ausgestattet ist.
  • Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge und vorzugsweise Personenkraftwagen, umfassen einen Antriebsstrang zum Antreiben des Fahrzeugs. Ein derartiger Antriebsstrang umfasst eine Brennkraftmaschine, die mehrere Zylinder aufweist, die je einen Brennraum enthalten und in denen je ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist. Der Antriebsstrang kann ferner ein schaltbares Getriebe aufweisen, das mit der Brennkraftmaschine antriebsgekoppelt ist und das mehrere Getriebegänge aufweist, zwischen denen das Getriebe umschaltbar ist. Ferner ist der Antriebsstrang üblicherweise mit einer Kraftstoffeinspritzanlage ausgestattet, um die Brennräume der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff zu versorgen. Eine herkömmliche Kraftstoffeinspritzanlage umfasst einen Injektor je Zylinder zum Einspritzen von Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum. Ferner ist bei einem Common-Rail-System eine Verteilerleiste zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff vorgesehen, an die mehrere Injektoren gemeinsam angeschlossen sind. Außerdem ist eine Hochdruckpumpe zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Verteilerleiste vorgesehen.
  • Das Getriebe kann als manuell schaltbares Getriebe oder als Automatikgetriebe ausgestaltet sein. Bevorzugt handelt es sich um ein Automatikgetriebe, bei dem der Fahrzeugführer manuell Schaltvorgänge auslösen kann, die dann jedoch automatisch ablaufen. Herkömmliche Getriebe besitzen eine Kupplung, um für Schaltvorgänge eine eingangsseitige Antriebswelle des Getriebes von einer ausgangsseitigen Abtriebswelle des Getriebes vorübergehend zu entkoppeln. Bekannt sind ferner sogenannte Doppelkupplungsgetriebe oder Direktschaltgetriebe, die im Wesentlichen aus zwei Teilgetrieben aufgebaut sind und über zwei separate Kupplungen wechselweise die Antriebswelle mit der Abtriebswelle verbinden. Dabei sind dem einen Teilgetriebe die ungeraden Gänge zugeordnet, während dem anderen Teilgetriebe die geraden Gänge zugeordnet sind. Ferner kann einem der beiden Teilgetriebe der Rückwärtsgang zugeordnet sein. Mit Hilfe von derartigen Doppelkupplungsgetrieben lassen sich Getriebeschaltvorgänge, also Gangwechsel realisieren, bei denen quasi keine Schubkraftunterbrechung auftritt.
  • Bei jedem Getriebeschaltvorgang bzw. Gangwechsel findet bei der Brennkraftmaschine bzw. bei deren Kurbelwelle eine Drehzahländerung sowie eine Momentänderung statt. Beim Hochschalten, also beim Schalten in eine höhere Getriebestufe bzw. einen höheren Gang wird die Drehzahl reduziert, während beim Herunterschalten die Drehzahl erhöht wird. Beim Hochschalten kommt es üblicherweise auch zu einer Reduzierung des von der Kurbelwelle übertragenen Motormoments. Bei schnellen Schaltvorgängen wird beim Hochschalten über die Elastizität des Antriebsstrangs sowie über die jeweilige Kupplung die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine abgebremst, um die Reduzierung des Motormoments und die Drehzahlreduzierung zu erzwingen. Im oberen Leistungsbereich der Brennkraftmaschine, insbesondere bei Volllast, ergeben sich daraus hohe Materialbeanspruchungen.
  • Bei einem modernen Antriebsstrang kann für das Hochschalten vorgesehen sein, während eines Getriebeschaltvorgangs zumindest eine Zylinderausblendung durchzuführen, um so vorübergehend die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Während einer derartigen Zylinderausblendung wird beim jeweiligen Zylinder keine oder nur eine reduzierte Kraftstoffeinspritzung durchgeführt. In der Folge kann der diesem Zylinder zugeordnete Kolben keine oder nur eine reduzierte Antriebsleistung auf die Kurbelwelle übertragen, wodurch sich die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine reduziert. Durch derartige Zylinderausblendungen lassen sich somit das Motormoment ebenso wie die Drehzahl rasch reduzieren, so dass beim Hochschalten die Kraftspitzen abnehmen, was die Materialbelastung entsprechend senkt. Mit Hilfe derartiger Zylinderausblendungen lassen sich somit sehr schnelle Schaltvorgänge realisieren, also Schaltvorgänge, die in einer relativ kurzen Zeit ablaufen.
  • Bei einem herkömmlichen Common-Rail-System wird mit Hilfe der Hochdruckpumpe in der Regel genau diejenige Kraftstoffmenge der Verteilerleiste zugeführt, die beim aktuellen Betriebszustand über die Injektoren in die Brennräume eingespritzt werden soll. Dabei sind Hochdruckpumpen üblich, die antriebsmäßig mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zwangsgekoppelt sind, beispielsweise über eine Nockenwelle der Gaswechselventile oder über eine zusätzliche Nockenwelle, die beispielsweise über einen Zahnriemen mit der Kurbelwelle antriebsverbunden ist. Somit kann die Hochdruckpumpe abhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle Druckpulse in die Verteilerleiste fördern, die mit den Einspritzvorgängen der Injektoren synchronisiert sind. Falls es nun bei einem Schaltvorgang zu Zylinderausblendungen kommt, erzeugt die Hochdruckpumpe dennoch ihre Druckpulse, die dann jedoch bei den ausgeblendeten Zylindern nicht über die zugehörigen Injektoren in Form von Einspritzvorgängen abgebaut werden können. Durch die Zylinderausblendungen kommt es somit zu einer extrem hohen hydraulischen Belastung sämtlicher Hochdruckkomponenten der Einspritzeinlage. Insbesondere bei hohen Motorlasten, insbesondere bei Volllast, werden die einzelnen Komponenten der Einspritzanlage ohnehin im Bereich ihrer oberen Leistungs- und Belastungsgrenze betrieben. Die Realisierung kurzer Schaltzeiten in diesen Leistungsbereichen kann daher in Verbindung mit den Zylinderausblendungen zu einem erhöhten Verschleiß und somit zu einer reduzierten Lebensdauer der einzelnen Komponenten der Einspritzanlage führen.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Betriebsverfahren bzw. für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung bzw. für einen Antriebsstrang bzw. für ein Kraftfahrzeug der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen reduzierten Verschleiß bei der Realisierung kurzer Schaltvorgänge in Verbindung mit Zylinderausblendungen auszeichnet.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, während eines Getriebeschaltvorgangs, der mit wenigstens einer Zylinderausblendung einhergeht, einen zur Hochdruckpumpe führenden Kraftstoffstrom vorübergehend zu reduzieren. Durch die Reduzierung des der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffstroms steht der Hochdruckpumpe vorübergehend weniger Kraftstoff zum Erzeugen der Hochdruckpulse in der Verteilerleiste zur Verfügung, wodurch der jeweilige Druckpuls entsprechend geringer ausfällt, was die hydraulische Belastung der Einspritzanlage entsprechend reduziert. Im Idealfall unterbleibt die Kraftstoffzuführung zur Hochdruckpumpe für die jeweilige Zylinderausblendung, so dass die Hochdruckpumpe in der Folge auch keinen Druckpuls erzeugen kann, der für eine Hochdruckeinspritzung genutzt werden könnte.
  • Je nach Drehzahl und Schaltgeschwindigkeit kann es ausreichen, während des Getriebeschaltvorgangs nur eine einzige Zylinderausblendung vorzunehmen, also nur eine einzige Kraftstoffinjektion und damit einhergehend nur einen einzigen Zünd- und Verbrennungsvorgang auszulassen. Demnach wird der Kraftstoffstrom auch nur für diesen einen Injektionsvorgang reduziert bzw. unterbrochen. Bei höheren Drehzahlen und extrem kurzen Schaltzeiten kann es auch erforderlich sein, während eines Getriebeschaltvorgangs zwei oder mehr aufeinanderfolgende Zylinderausblendungen vorzunehmen, um dementsprechend zwei oder mehr aufeinanderfolgende Injektionsvorgänge sowie Zünd- und Verbrennungsvorgänge auszulassen. Dementsprechend wird auch für diese zwei oder mehr Zylinderausblendungen der Kraftstoffstrom zur Hochdruckpumpe reduziert.
  • Zweckmäßig wird der zur Hochdruckpumpe führende Kraftstoffstrom korrelierend zur jeweiligen Zylinderausblendung reduziert. Mit anderen Worten, der Kraftstoffstrom wird zylinderselektiv reduziert, wodurch in besonders einfacher Weise die jeweilige Zylinderausblendung bei der Kraftstoffversorgung der Hochdruckpumpe berücksichtigt werden kann.
  • Besonders vorteilhaft ist dabei auch eine Ausführungsform, bei welcher der zur Hochdruckpumpe führende Kraftstoffstrom etwa um diejenige Kraftstoffmenge reduziert wird, deren Einspritzung aufgrund der jeweiligen Zylinderausblendung entfällt. Auf diese Weise können besonders effizient die kritischen Druckspitzen im Hydrauliksystem der Einspritzanlage reduziert werden.
  • Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher zum Reduzieren des zur Hochdruckpumpe führenden Kraftstoffstroms ein Mengensteuerventil entsprechend angesteuert wird, das stromauf der Hochdruckpumpe angeordnet ist. Bei modernen Common-Rail-Systemen ist ein derartiges Mengensteuerventil ohnehin vorhanden, um abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge zu steuern. Das Mengensteuerventil wird dabei mit Hilfe einer entsprechenden Steuereinrichtung betätigt, die auch die einzelnen Injektoren ansteuert. Abhängig vom aktuellen Betriebszustand, der im Wesentlichen durch die aktuelle Drehzahl und den aktuellen Lastzustand der Brennkraftmaschine definiert wird, kann die Steuereinrichtung die von der Hochdruckpumpe benötigte Kraftstoffmenge ermitteln und das Mengensteuerventil entsprechend ansteuern. Die Erfindung schlägt nun bei dieser Ausführungsform vor, das ohnehin vorhandene Mengensteuerventil dazu zu nutzen, für die Zylinderausblendungen den der Hochdruckpumpe zugeführten Kraftstoffstrom zu reduzieren, um auf diese Weise die hydraulische Belastung der Kraftstoffeinspritzanlage zu reduzieren.
  • Eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die für ein eine Brennkraftmaschine und ein Getriebe aufweisendes Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, vorzugsweise Personenkraftwagen, geeignet ist, umfasst einen Injektor je Zylinder der Brennkraftmaschine zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum des jeweiligen Zylinders, eine Verteilerleiste zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, an die die Injektoren gemeinsam angeschlossen sind, eine Hochdruckpumpe zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Verteilerleiste, ein Mengensteuerventil zum Steuern eines zur Hochdruckpumpe führenden Kraftstoffstroms sowie eine Steuereinrichtung zum Ansteuern der Injektoren und des Mengensteuerventils, die hierzu mit den Injektoren und mit dem Mengensteuerventil elektrisch verbunden ist. Diese Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß nun so ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie während eines Getriebeschaltvorgangs das vorstehend beschriebene Verfahren ausführen kann. Das bedeutet, dass die Steuereinrichtung während eines Getriebeschaltvorgangs zum einen wenigstens eine Zylinderausblendung durchführen kann und zum anderen für die jeweilige Zylinderausblendung auch die der Hochdruckpumpe zugeführte Kraftstoffmenge durch eine entsprechende Ansteuerung des Mengensteuerventils reduzieren kann.
  • Die Steuereinrichtung kann dabei durch ein separates Steuergerät gebildet sein, das auf geeignete Weise elektrisch mit einem Motorsteuergerät verbunden ist, das den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine kennt. Ebenso ist es möglich, diese Steuereinrichtung in ein derartiges Motorsteuergerät hardwaremäßig zu integrieren und/oder softwaremäßig zu implementieren.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzeinrichtung kann die Hochdruckpumpe mit der Brennkraftmaschine antriebsmäßig zwangsgekoppelt sein. Beispielsweise kann die Hochdruckpumpe durch eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine angetrieben sein, die mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsmäßig zwangsgekoppelt ist, beispielsweise mittels eines Zahnriemens. Die Nockenwelle kann dabei speziell zum Antreiben der Hochdruckpumpe an der Brennkraftmaschine vorgesehen sein. Ebenso kann eine zum Ansteuern von Gaswechselventilen an der Brennkraftmaschine ohnehin vorhandene Nockenwelle mit einem zusätzlichen Nocken zum Antreiben der Hochdruckpumpe vorgesehen sein.
  • Bei einer anderen Ausführungsform kann das Mengensteuerventil in einer Zuführleitung angeordnet sein, das an eine Saugseite der Hochdruckpumpe angeschlossen ist. Das Mengensteuerventil ist dabei üblicherweise ein bezüglich der Hochdruckpumpe separates Bauteil. Grundsätzlich ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar, bei der das Mengensteuerventil quasi in ein Gehäuse der Hochdruckpumpe integriert ist.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die zuvor genannte Zuführleitung außerdem an eine Druckseite einer Niederdruckpumpe angeschlossen sein, die saugseitig mit einem Kraftstofftank verbunden ist und die den zur Hochdruckpumpe führenden Kraftstoffstrom erzeugt.
  • Die Kraftstoffeinrichtung kann außerdem mit einem Druckbegrenzungsventil ausgestattet sein, das in einer Rücklaufleitung angeordnet ist, die von der Druckseite der Hochdruckpumpe zur Saugseite der Hochdruckpumpe stromauf des Mengensteuerventils zurückführt. Zusätzlich oder alternativ kann ein Rückschlagsperrventil vorgesehen sein, das an der Druckseite der Hochdruckpumpe stromauf der Verteilerleiste angeordnet ist. Das Rückschlagsperrventil kann dabei stromauf einer Abzweigstelle der Rücklaufleitung angeordnet sein, welche das Druckbegrenzungsventil enthalten kann.
  • Des Weiteren kann die Kraftstoffeinspritzeinrichtung optional mit einer Drossel ausgestattet sein, die auf der Druckseite der Hochdruckpumpe stromauf der Verteilerleiste angeordnet ist. Die Drossel ist dabei zweckmäßig stromab des zuvor genannten Rückschlagsperrventils angeordnet. Des Weiteren kann optional ein Hochdruckfilter vorgesehen sein, das stromauf der Verteilerleiste auf der Druckseite der Hochdruckpumpe angeordnet ist, um den Kraftstoff zu filtern. Zusätzlich oder alternativ kann ein Niederdruckfilter zum Filtern des Kraftstoffs an der Saugseite der Hochdruckpumpe angeordnet sein. Das Niederdruckventil kann dabei in der Zuführleitung stromab der gegebenenfalls vorhandenen Niederdruckpumpe angeordnet sein.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform kann ein Druckspeicher vorhanden sein, der in der Zuführleitung zwischen der Niederdruckpumpe und dem Mengensteuerventil angeordnet ist. Der Druckspeicher kann dabei Druckspitzen aufnehmen, die insbesondere dann entstehen können, wenn die Förderleistung der Niederdruckpumpe größer ist als der Kraftstoffstrom, den das Mengensteuerventil für die Hochdruckpumpe einstellt.
  • Des Weiteren kann in üblicher Weise ein Drucksensor vorgesehen sein, der beispielsweise an die Verteilerleiste angeschlossen sein kann, um einen Druckregelkreis für die Einspritzanlage ausbilden zu können.
  • Ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang, der für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Straßenfahrzeug und vorzugsweise für einen Personenkraftwagen, geeignet ist, umfasst eine Brennkraftmaschine, die mehrere Zylinder aufweist, die je einen Brennraum enthalten und in denen je ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist, ein schaltbares Getriebe, das mit der Brennkraftmaschine antriebsgekoppelt ist und das mehrere Getriebegänge aufweist, zwischen denen das Getriebe umschaltbar ist, sowie eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art.
  • Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um ein Straßenfahrzeug und bevorzugt um einen Personenkraftwagen handelt, umfasst einen Antriebsstrang der vorstehend beschriebenen Art sowie zumindest ein angetriebenes Fahrzeugrad, das mit einer Abtriebswelle des Getriebes antriebsverbunden ist.
  • Beim Getriebe kann es sich um ein manuell schaltbares Schaltgetriebe oder um ein automatisch schaltendes Automatikgetriebe oder um ein halbautomatisches Getriebe handeln. Ferner kann es sich beim Getriebe um ein Doppelkupplungsgetriebe oder Direktschaltgetriebe handeln.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
  • Die einzige 1 zeigt eine schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Kraftfahrzeugs, das mit einem Antriebsstrang ausgestattet ist, der eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst.
  • Entsprechend 1 umfasst ein Kraftfahrzeug 1, bei dem es sich bevorzugt um ein Straßenfahrzeug und insbesondere um einen Personenkraftwagen handeln kann, einen Antriebsstrang 2 und wenigstens ein angetriebenes Fahrzeugrad 3, das mit einer Abtriebswelle 4 eines Getriebes 5 des Antriebsstrangs 2 antriebsverbunden ist. Der Antriebsstrang 2 umfasst neben dem schaltbaren Getriebe 5 eine Brennkraftmaschine 6 und eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 7. Die Brennkraftmaschine 6 weist mehrere Zylinder 8 auf, die je einen Brennraum 9 enthalten und in denen je ein hier nicht erkennbarer Kolben hubverstellbar angeordnet ist. Die Kolben treiben eine ebenfalls nicht erkennbare Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 6 an, die mit einer nicht gezeigten Antriebswelle des Getriebes 5 antriebsverbunden ist. Das schaltbare Getriebe 5 ist somit mit der Brennkraftmaschine 6 antriebsgekoppelt. Es weist mehrere Getriebegänge auf, zwischen denen das Getriebe 5 umschaltbar ist.
  • Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 7 weist für jeden Zylinder 8 jeweils einen Injektor 10 auf, der zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum 9 des jeweiligen Zylinders 8 dient. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 7, die im Folgenden auch als Einspritzeinrichtung 7 bezeichnet werden kann, umfasst ferner eine Verteilerleiste 11 zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff. An die Verteilerleiste 11 sind die Injektoren 10 gemeinsam angeschlossen. Somit handelt es sich bei der Einspritzeinrichtung 7 um ein Common-Rail-System. Die Einspritzeinrichtung 7 umfasst ferner eine Hochdruckpumpe 12, die zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Verteilerleiste 11 dient. Hierzu verbindet eine Hochdruckleitung 13 die Druckseite der Hochdruckpumpe 12 mit der Verteilerleiste 11. An die Saugseite der Hochdruckpumpe 12 ist eine Zuführleitung 14 angeschlossen, über die die Hochdruckpumpe 12 mit einem Kraftstoffstrom versorgt werden kann. In der Zuführleistung 14 ist stromauf der Hochdruckpumpe 12 ein Mengensteuerventil 15 angeordnet, mit dessen Hilfe die Menge des der Hochdruckpumpe 12 zugeführten Kraftstoffstroms eingestellt werden kann.
  • Eine weitere wichtige Komponente der Kraftstoffeinspritzeinrichtung 7 ist eine Steuereinrichtung 16, die zum Ansteuern der Injektoren 10 und des Mengensteuerventils 15 dient. Hierzu ist die Steuereinrichtung 16 über entsprechende Steuerleitungen 17 mit dem Mengensteuerventil 15 und mit den Injektoren 10 elektrisch verbunden.
  • Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 7 umfasst bei dem in 1 gezeigten Beispiel außerdem in der Hochdruckleitung 13 ein Rückschlagsperrventil 18, eine Drossel 19 und ein Hochdruckfilter 20. Im Beispiel ist die Drossel 19 stromauf des Hochdruckfilters 20 angeordnet, während das Rückschlagsperrventil 18 stromauf der Drossel 19 angeordnet ist. In der Zuführleitung 14 ist eine Niederdruckpumpe 21 angeordnet, die den Kraftstoffstrom in der Zuführleitung 14 antreibt. Hierbei saugt die Kraftstoffpumpe 21 den Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 22 an. Ein vom Kraftstofftank 22 zur Saugseite der Niederdruckpumpe 21 führender Abschnitt der Zuführleitung 14 kann auch als Saugleitung 23 bezeichnet werden. Ein von der Druckseite der Niederdruckpumpe 21 zur Saugseite der Hochdruckpumpe 12 führender Abschnitt der Zuführleitung 14 kann im Folgenden auch als Niederdruckleitung 24 bezeichnet werden. Die Zuführleitung 14 enthält ein Niederdruckfilter 25, das stromab der Niederdruckpumpe 21, also in der Niederdruckleitung 24 angeordnet ist. Des Weiteren ist eine Rücklaufleitung 26 vorgesehen, die von der Hochdruckleitung 13 zur Niederdruckleitung 24 zurückführt. Die Rückführleitung 26 verbindet hierzu eine in der Hochdruckleitung 13 angeordnete Entnahmestelle 27 mit einer in der Niederdruckleitung 24 angeordneten Einleitstelle 28. Die Rückführleitung 26 enthält ein Druckbegrenzungsventil 29, das bei einem übermäßig hohen Druckanstieg an der Druckseite der Hochdruckpumpe 12 öffnet und den Hochdruckbereich entlastet. Des Weiteren ist ein Druckspeicher 30 vorgesehen, der an die Niederdruckleitung 24 angeschlossen ist, beispielsweise über die zuvor genannte Einleitstelle 28. Schließlich ist ein Drucksensor 31 angedeutet, der den aktuellen Hochdruck im Kraftstoff misst und der über eine Signalleitung 32 mit der Steuereinrichtung 16 elektrisch verbunden sein kann.
  • Die Hochdruckpumpe 12 kann mit der Brennkraftmaschine 6 antriebsmäßig zwangsgekoppelt sein, so dass die Hochdruckpumpe 12 stets synchron zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 6 den Hochdruck im Kraftstoff erzeugen kann.
  • Die Steuereinrichtung 16 ist nun so ausgestaltet und/oder programmiert, dass sie das nachfolgend erläuterte Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs 2 durchführen kann. Die Steuereinrichtung 16 kann hierzu mit einem hier nicht gezeigten Motorsteuergerät elektrisch verbunden sein, beispielsweise über einen Datenbus 33. Ebenso kann die Steuereinrichtung 16 ein integraler Bestandteil eines derartigen Motorsteuergeräts sein. Jedenfalls erhält die Steuereinrichtung 16 entsprechende Signale bzw. Informationen, wenn im Getriebe 5 ein Schaltvorgang durchgeführt werden soll oder durchgeführt wird. Insbesondere bei Getriebeschaltvorgängen, bei denen in einen höheren Gang hochgeschaltet wird, kann die Steuereinrichtung 16 die Injektoren 10 so ansteuern, dass zumindest eine Zylinderausblendung durchgeführt wird. Bei dem von der jeweiligen Zylinderausblendung getroffenen Zylinder 8 erfolgt dann über den zugehörigen Injektor 10 nur eine reduzierte oder keine Kraftstoffeinspritzung. Durch diese Maßnahme kann die aktuelle Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 6 vorübergehend, nämlich für die Dauer der jeweiligen Zylinderausblendung signifikant reduziert werden. Eine dauerhaft reduzierte Antriebsleistung, die dann dem neu geschalteten höheren Getriebegang entspricht, stellt sich dann bei eingelegtem Getriebegang durch die reduzierte Drehzahl der Brennkraftmaschine 6 bzw. der zugehörigen Kurbelwelle anschließend und selbsttätig ein. Die Steuereinrichtung 16 steuert während des jeweiligen Getriebeschaltvorgangs, der mit wenigstens einer Zylinderausblendung einhergeht, das Mengensteuerventil 15 außerdem so an, dass für den jeweiligen Getriebeschaltvorgang bzw. für die jeweilige Zylinderausblendung der zur Hochdruckpumpe 12 geführte Kraftstoffstrom zumindest vorübergehend reduziert wird. Zweckmäßig wird dabei das Mengensteuerventil 15 so angesteuert, dass der zur Hochdruckpumpe 12 geführte Kraftstoffstrom korrelierend zur jeweiligen Zylinderausblendung reduziert wird. Mit anderen Worten, die Reduzierung des der Hochdruckpumpe 12 zugeführten Kraftstoffstroms wird genau dann wirksam, wenn aufgrund der Zylinderausblendung der jeweilige Einspritzvorgang unterbleibt.
  • Die mit der Brennkraftmaschine 6 zwangsgekoppelte Hochdruckpumpe 12 kann so arbeiten, dass sie quasi für jeden einzelnen Einspritzvorgang einen Hochdruckpuls generiert, der dann im gesamten Hochdruckbereich der Einspritzeinrichtung 7 auftritt, und zwar gezielt dann, wenn wieder ein Einspritzvorgang über einen der Injektoren 10 durchgeführt werden soll. Somit kann der jeweilige Hochdruckpuls stets über einen der Injektoren 10 entspannt werden. Im Falle einer Zylinderausblendung kann ein derartiger Hochdruckpuls jedoch nicht abgebaut werden, was zu einer hohen hydraulischen Belastung der Einspritzeinrichtung 7 führt. Die zuvor genannte Abstimmung und Synchronisation bei der Reduzierung des der Hochdruckpumpe 12 zugeführten Kraftstoffstroms erfolgt hinsichtlich der jeweiligen Zylinderausblendung gezielt so, dass die Hochdruckpumpe 12 aufgrund des reduzierten Kraftstoffstroms genau dann keinen bzw. nur einen reduzierten Hochdruckpuls generieren kann, wenn aufgrund der jeweiligen Zylinderausblendung ein Einspritzvorgang durch den zugehörigen Injektor 10 nicht erfolgt. Vorzugsweise wird auch der zur Hochdruckpumpe 12 führende Kraftstoffstrom etwa um diejenige Kraftstoffmenge reduziert, deren Einspritzung aufgrund der jeweiligen Zylinderausblendung entfällt. Somit kann ein übermäßiger Druckanstieg auf der Druckseite auch während der jeweiligen Zylinderausblendung weitgehend vermieden werden.
  • Abhängig von der aktuellen Drehzahl und/oder von der gewünschten Schaltzeit kann eine einzige Zylinderausblendung während des gesamten Schaltvorgangs ausreichen. Ebenso können jedoch auch zwei oder mehr unmittelbar aufeinanderfolgende Zylinderausblendungen erforderlich sein, um die Antriebsleistung der Brennkraftmaschine 6 zu reduzieren.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs (2) eines Kraftfahrzeugs (1), insbesondere eines Straßenfahrzeugs, vorzugsweise eines Personenkraftwagens, – mit einer Brennkraftmaschine (6), die mehrere Zylinder (8) aufweist, die je einen Brennraum (9) enthalten und in denen je ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist, – mit einem schaltbaren Getriebe (5), das mit der Brennkraftmaschine (6) antriebsgekoppelt ist und das mehrere Getriebegänge aufweist, zwischen denen das Getriebe (5) umschaltbar ist, – mit einer Kraftstoffeinspritzanlage (7), umfassend einen Injektor (10) je Zylinder (8) zum Einspritzen von Kraftstoff in den jeweiligen Brennraum (9), eine Verteilerleiste (11) zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, an die die Injektoren (10) angeschlossen sind, und eine Hochdruckpumpe (12) zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Verteilerleiste (11), – bei dem während eines Getriebeschaltvorgangs zum Reduzieren einer Antriebsleistung der Brennkraftmaschine (6) zumindest eine Zylinderausblendung durchgeführt wird, so dass beim jeweiligen Zylinder (8) keine oder nur eine reduzierte Kraftstoffeinspritzung erfolgt, – bei dem während des jeweiligen Getriebeschaltvorgangs ein zur Hochdruckpumpe (12) führender Kraftstoffstrom reduziert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Hochdruckpumpe (12) führende Kraftstoffstrom korrelierend zur jeweiligen Zylinderausblendung reduziert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Hochdruckpumpe (12) führende Kraftstoffstrom etwa um diejenige Kraftstoffmenge reduziert wird, deren Einspritzung aufgrund der jeweiligen Zylinderausblendung entfällt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Reduzieren des zur Hochdruckpumpe (12) führenden Kraftstoffstroms ein Mengensteuerventil (15) entsprechend angesteuert wird, das stromauf der Hochdruckpumpe (12) angeordnet ist.
  5. Kraftstoffeinspritzeinrichtung für ein eine Brennkraftmaschine (6) und ein Getriebe (5) aufweisendes Kraftfahrzeug (1), insbesondere Straßenfahrzeug, vorzugsweise Personenkraftwagen, – mit einem Injektor (10) je Zylinder (8) der Brennkraftmaschine (6) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (9) des jeweiligen Zylinders (8), – mit einer Verteilerleiste (11) zum Bereitstellen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff, an die die Injektoren (10) angeschlossen sind, – mit einer Hochdruckpumpe (12) zum Zuführen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zur Verteilerleiste (11), – mit einem Mengensteuerventil (15) zum Steuern eines zur Hochdruckpumpe (12) führenden Kraftstoffstroms, – mit einer Steuereinrichtung (16) zum Ansteuern der Injektoren (10) und des Mengensteuerventils (15), die mit den Injektoren (10) und mit dem Mengensteuerventil (15) elektrisch verbunden ist und die so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie während eines Getriebeschaltvorgangs das Verfahren nach Anspruch 4 ausführt.
  6. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (12) mit der Brennkraftmaschine (6) antriebsmäßig zwangsgekoppelt ist.
  7. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengensteuerventil (15) in einer Zuführleitung (14) angeordnet ist, die an eine Saugseite der Hochdruckpumpe (12) angeschlossen ist.
  8. Kraftstoffeinspritzeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das die Zuführleitung (14) außerdem an eine Druckseite einer Niederdruckpumpe (21) angeschlossen ist, die saugseitig mit einem Kraftstofftank (22) verbunden ist und die den zur Hochdruckpumpe (12) führenden Kraftstoffstrom fördert.
  9. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug (1), insbesondere für ein Straßenfahrzeug, vorzugsweise für einen Personenkraftwagen, – mit einer Brennkraftmaschine (6), die mehrere Zylinder (8) aufweist, die je einen Brennraum (9) enthalten und in denen je ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist, – mit einem schaltbaren Getriebe (5), das mit der Brennkraftmaschine (6) antriebsgekoppelt ist und das mehrere Getriebegänge aufweist, zwischen denen das Getriebe (5) umschaltbar ist, – mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung (7) nach einem der Ansprüche 5 bis 8.
  10. Kraftfahrzeug, insbesondere Straßenfahrzeug, vorzugsweise Personenkraftwagen, – mit einem Antriebsstrang (2) nach Anspruch 9, – mit mindestens einem angetriebenen Fahrzeugrad (3), das mit einer Abtriebswelle (4) des Getriebes (5) antriebsverbunden ist.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19727044A1 (de) * 1997-06-25 1999-02-04 Siemens Ag Steuerung für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
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