DE102013203490A1 - Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Notfahrbetrieb - Google Patents

Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Notfahrbetrieb Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Notfahrbetrieb, wobei ein Druckbegrenzungsventil (160), welches einen Hochdruckbereich (120) einer Kraftstoffversorgungseinrichtung (100) mit einem Niederdruckbereich (130) fluidverbindet, wenn ein Druck des Kraftstoffs in dem Hochdruckbereich einen Auslösedruckwert überschreitet, geöffnet wird, wobei eine untere Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors auf einen Anhebungswert gesetzt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Notfahrbetrieb sowie eine Recheneinheit zu dessen Durchführung.
  • Stand der Technik
  • Die Erfindung beschäftigt sich mit Kraftstoffversorgungseinrichtungen für Verbrennungsmotoren, welche unter Hochdruck stehenden Kraftstoff über Injektoren direkt in Zylinder einspritzen, wobei der Kraftstoff über eine Hochdruckleitung an die Injektoren geführt wird, wobei die Hochdruckleitung mit einem Druckbegrenzungsventil versehen ist. Solche Kraftstoffversorgungseinrichtungen können sowohl bei Ottomotoren als auch als bei Dieselmotoren zum Einsatz kommen.
  • Bei entsprechenden Kraftstoffversorgungseinrichtungen für Verbrennungsmotoren komprimiert eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff auf ein hohes Druckniveau. Der komprimierte Kraftstoff füllt die Hochdruckleitung (bspw. das sog. Common-Rail), die im Betrieb des Verbrennungsmotors ständig unter Druck steht und (ggf. über angeschlossene Stichleitungen) die Injektoren (=Einspritzventile) der einzelnen Zylinder des Verbrennungsmotors versorgt.
  • Für einen kontrollierten Betrieb des Verbrennungsmotors soll in der Hochdruckleitung ein geeigneter Kraftstoffdruck aufrechterhalten werden. Hierbei sind unterschiedliche Ansätze zur Druckregelung bekannt. Diese kann entweder hochdruckseitig über ein Druckregelventil (DRV) an der Hochdruckleitung oder saugseitig (niederdruckseitig) durch eine in die Hochdruckpumpe integrierte oder als separates Bauteil bereitgestellte Zumesseinheit (ZME) erfolgen. Sogenannte Zweistellersysteme weisen beide Lösungen auf. Der Istwert für die Regelung kann von einem Drucksensor (z.B. Raildrucksensor RDS) geliefert werden.
  • Es sind Systeme bekannt, bei denen die Hochdruckleitung mit einem Druckbegrenzungsventil (englisch: pressure limiting valve – PLV) ausgerüstet ist, um Überdrucksituationen zu verhindern, die bspw. auftreten können, wenn die Mengenbilanz (d.h. die Differenz zwischen in die Hochdruckleitung eingepumpter Kraftstoffmenge und aus der Hochdruckleitung abgeführter Kraftstoffmenge) positiv ist. Systeme mit Druckbegrenzungsventil werden zweckmäßigerweise saugseitig geregelt. Ein Druckbegrenzungsventil wird in der DE 198 22 671 A1 beschrieben.
  • Um bei einer Störung der Druckmessung einerseits eine Schädigung der Kraftstoffversorgungseinrichtung und/oder des Verbrennungsmotors und andererseits ein zwangsweises Stillsetzen zu vermeiden, kann ein Notfahrbetrieb vorgesehen sein. Ein solcher Notfahrbetrieb umfasst meist, den Druck in der Hochdruckleitung soweit zu erhöhen, bis das Druckbegrenzungsventil öffnet (und offen bleibt), so dass der anschließend herrschende Leitungsdruck in etwa bekannt ist. Er kann insbesondere aus den Charakteristiken des Druckbegrenzungsventils abgeschätzt werden. Jedoch können hierbei Situationen auftreten, in denen die Mengenbilanz negativ wird, z.B. aufgrund erhöhter Leckage, was dann zu einem Zufallen (d.h. Schließen) des Druckbegrenzungsventils führen und den Notfahrbetrieb unmöglich machen würde. Um dies zu verhindern, kann eine maximal zulässige Einspritzmenge vorgegeben werden, um die Mengenbilanz immer positiv zu halten. Dies kann, je nach System, eine deutliche Einschränkung der Notfahrfähigkeit darstellen, da das mögliche Motordrehmoment – je nach Hochdruckmengen-Bilanz – deutlich eingeschränkt oder bis auf Null reduziert wird. Steigt das benötigte bzw. angeforderte Lastmoment (nachfolgend als Drehmomentanforderung bezeichnet) über das mögliche Drehmoment (nachfolgend als Motordrehmoment bezeichnet), wird der Verbrennungsmotor abgewürgt.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik ist wünschenswert, eine Möglichkeit anzugeben, bei einem Notfahrbetrieb ein Zufallen des Druckbegrenzungsventils zu verhindern und das Motordrehmoment ausreichend groß zu halten, so dass insbesondere jede Drehmomentanforderung im Notfahrbetrieb auch bedient werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Notfahrbetrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Vorteile der Erfindung
  • Die Erfindung stellt eine Möglichkeit vor, bei einem Notfahrbetrieb das Motordrehmoment ausreichend groß zu halten, sodass insbesondere eine Drehmomentanforderung für den Notfahrbetrieb auch bedient werden kann. Die Erfindung bedient sich dabei der Erkenntnis, dass die Drehmomentanforderung im Notfahrbetrieb sowie das Motordrehmoment drehzahlabhängig sind, wobei grundsätzlich gilt, dass Drehmomentanforderung und Motordrehmoment mit steigender Motordrehzahl ebenfalls steigen. Hierbei kann nun der Fall auftreten, dass das Motordrehmoment nur oberhalb einer Schwelldrehzahl größer als die Drehmomentanforderung ist. Eine Anhebung der unteren Leerlaufdrehzahl auf einen Anhebungswert, der zumindest dieser Schwelldrehzahl entspricht, führt nun dazu, dass das Motordrehmoment über alle (jetzt jedoch nur noch eingeschränkt möglichen) Drehzahlen die Drehmomentanforderung bedienen kann und dass das Druckbegrenzungsventil über alle Drehzahlen offen bleibt. Die Erfindung ermöglicht, ein ungewolltes Schließen des Druckbegrenzungsventils im Notfahrbetrieb zu verhindern, indem einerseits insbesondere eine Begrenzung der zulässigen Einspritzmenge erfolgt. Andererseits führt die angehobene untere Leerlaufdrehzahl zu einer höheren Mindestfördermenge bei einer üblicherweise drehzahlabhängigen Hochdruckpumpe. Beide Maßnahmen verschieben die Mengenbilanz in Richtung positiv. Dadurch wird ein undefinierter und damit potenziell kritischer Betrieb des Motors verhindert. Ein durch die Begrenzung der Einspritzmenge verursachtes Auseinanderfallen von Drehmomentanforderung und Motordrehmoment, das zu einem Abwürgen des Verbrennungsmotors führen würde, wird durch die Leerlaufdrehzahlanhebung verhindert.
  • Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform kann der Anhebungswert fest vorgegeben werden, d.h. die Leerlaufdrehzahl wird im Notbetrieb auf den festen Anhebungswert gesetzt. Der Anhebungswert wird hierbei zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der Verbrennungsmotorkonfiguration vorgegeben und so gewählt, dass das Motordrehmoment über alle Drehzahlen die Drehmomentanforderung sicher bedienen kann und/oder dass die Mindestfördermenge sicher zum Offenhalten des Druckbegrenzungsventils ausreicht. Hierbei werden zweckmäßigerweise Worst-Case-Toleranzlagen der Bauteile (insbesondere Leckage) und Worst-Case-Betriebsbedingungen berücksichtigt. Beispielsweise kann ein solcher fester Anhebungswert auf einem Prüfstand empirisch ermittelt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Abhängigkeit der Schwelldrehzahl von der Kraftstofftemperatur berücksichtigt. Es hat sich gezeigt, dass das Motordrehmoment von der Kraftstofftemperatur abhängt, wobei grundsätzlich das Motordrehmoment mit steigender Kraftstofftemperatur sinkt. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass bei steigender Kraftstofftemperatur aufgrund zunehmender Leckagemengen die mögliche Pumpenfördermenge sinkt. Ebenso steigen bei leckagebehafteten Injektoren die Leckagemenge und damit der Systembedarf. Beide Effekte führen zu einer Verringerung der maximal einspritzbaren Menge, was sich bei Systemen mit ohnehin grenzwertiger Mengenbilanz direkt auf das darstellbare Motordrehmoment auswirkt, sowie zu einer Verschiebung der Mengenbilanz in Richtung negativ. In der Folge wird vorgeschlagen, den Anhebungswert temperaturabhängig vorzugeben. Dies erlaubt nun vorteilhaft, in den Fällen, in denen der Verbrennungsmotor bei der tatsächlichen Kraftstofftemperatur ein ausreichend hohes Motordrehmoment und/oder eine ausreichende Mindestfördermenge auch bei kleinen Drehzahlen liefern könnte, eine Leerlaufdrehzahlanhebung und eine damit verbundene Einschränkung des möglichen Drehzahlbereichs zu verhindern.
  • Die Kraftstofftemperatur wird vorzugsweise über einen geeigneten Temperatursensor (z. B. im Niederdruckkreis im Hauptfilter oder in der Hochdruckpumpe) gemessen und für das Verfahren zur Verfügung gestellt. Auch eine Ableitung aus anderen Temperatursignalen (z. B. Kühlwasser- und/oder Motoröltemperatur) ist möglich.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Anhebungswert im Notfahrbetrieb ermittelt. Vorzugsweise wird dafür die Schwelldrehzahl im Notfahrbetrieb ermittelt, was vorzugsweise durch Variation der Leerlaufdrehzahl und gleichzeitige Überwachung des Öffnungszustandes des Druckbegrenzungsventils erfolgt. Wird ein Zufallen bzw. Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt, dann liegt die momentan gewählte Leerlaufdrehzahl unterhalb der Schwelldrehzahl. Zur Wiederherstellung des Notfahrbetriebs muss das Druckbegrenzungsventil nach dem Schließen wieder geöffnet werden.
  • Vorzugsweise wird der Anhebungswert auf die ermittelte Schwelldrehzahl gesetzt. Diese Maßnahme erlaubt, die Toleranzlage der tatsächlich verbauten Komponenten und die tatsächlichen Betriebsbedingungen zu berücksichtigen. Die Leerlaufdrehzahl wird nur soweit wie unbedingt notwendig angehoben. Im Falle des Notfahrbetriebs mit geöffnetem Druckbegrenzungsventil wird die Leerlaufdrehzahl auf ein Niveau angehoben, das – basierend auf der Hochdruckmengen-Bilanz aufgrund der Toleranzlage der tatsächlich verbauten Komponenten – einen sicheres Offenhalten des Druckbegrenzungsventils sowie ein ausreichendes Motordrehmoment ermöglicht.
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform wird die Leerlaufdrehzahl zunächst auf einen oberen Anhebungswert gesetzt, bei dem das Druckbegrenzungsventil sicher über alle Drehzahlen offen bleibt. Hierbei werden zweckmäßigerweise Worst-Case-Toleranzlagen der Bauteile (Leckage) und Worst-Case-Betriebsbedingungen berücksichtigt. Anschließend wird die Leerlaufdrehzahl schrittweise reduziert, bis ein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt wird. Als Anhebungswert wird dann zweckmäßigerweise die letzte Leerlaufdrehzahl vor dem Schließen verwendet.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Leerlaufdrehzahl zunächst auf einen mittleren Anhebungswert gesetzt, bei dem Druckbegrenzungsventil über alle Drehzahlen in den meisten Fällen offen bleibt. Hierbei werden zweckmäßigerweise mittlere Toleranzlagen der Bauteile und mittlere Betriebsbedingungen berücksichtigt. Wird hier kein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt, wird anschließend die Leerlaufdrehzahl schrittweise reduziert, bis ein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt wird. Als Anhebungswert wird dann zweckmäßigerweise die letzte Leerlaufdrehzahl vor dem Schließen verwendet. Wird hingegen bereits bei dem mittleren Anhebungswert ein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt, wird anschließend die Leerlaufdrehzahl schrittweise erhöht, bis kein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt wird. Als Anhebungswert wird dann zweckmäßigerweise die erste Leerlaufdrehzahl nach dem Schließen verwendet.
  • Es versteht sich, dass auch der obere und/oder mittlere Anhebungswert in Abhängigkeit von der Kraftstofftemperatur vorgegeben werden können.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform wird die Leerlaufdrehzahl zunächst nicht verändert, d.h. der Anhebungswert ist zunächst die normale Leerlaufdrehzahl. Wird hier ein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt, wird anschließend die Leerlaufdrehzahl schrittweise erhöht, bis kein Schließen des Druckbegrenzungsventils erkannt wird. Als Anhebungswert wird dann zweckmäßigerweise die erste Leerlaufdrehzahl nach dem Schließen verwendet.
  • Vorzugsweise wird ein Schließen des Druckbegrenzungsventils anhand des Leitungsdrucks erkannt. Dies bietet sich an, wenn eine Druckmessung im nachfolgend beschriebenen Umfang noch möglich ist. Schließt das Druckbegrenzungsventil, dann steht die Hochdruckmenge, die das Druckbegrenzungsventil bis dahin offen gehalten hat, unmittelbar als Übermenge zur Verfügung. Das bewirkt einen Druckanstieg in der Hochdruckleitung, was sich als Anstieg des Ist-Drucks nach einem Knick (d.h. nach einem Gradientensprung) zeigt. Nach kurzer Zeit verlässt der Ist-Druck auch ein zu erwartendes Toleranzband des Notfahrdrucks (Schwellwertüberschreitung). Beide Maßnahmen können einzeln oder gemeinsam zum Erkennen des Schließens des Druckbegrenzungsventils verwendet werden. Dies ist besonders vorteilhaft, da ein Drucksensor in der Hochdruckleitung ohnehin vorhanden ist.
  • Vorzugsweise ist das Druckbegrenzungsventil mit Messmitteln ausgerüstet, die den Öffnungszustand ermitteln können.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung des Verfahrens in Form von Software ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere Disketten, Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, CD-ROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend 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.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm der wesentlichen Elemente einer Kraftstoffversorgungseinrichtung, wie sie der Erfindung zugrunde liegen kann.
  • 2 zeigt einen Druckverlauf für den Fall eines öffnenden Druckbegrenzungsventils.
  • 3 zeigt eine Drehmomentanforderung im Notfahrbetrieb sowie mehrere Motordrehmomente für unterschiedliche Kraftstofftemperaturen.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 sind die wesentlichen Elemente einer Kraftstoffversorgungseinrichtung als Blockdiagramm dargestellt und mit 100 bezeichnet. Die Kraftstoffversorgungseinrichtung 100 umfasst einen Hochdruckbereich 120 und einen Niederdruckbereich 130, in denen Kraftstoff jeweils mit unterschiedlichem Druck vorliegt. In dem Hochdruckbereich ist bspw. ein Druck von 1.500 bar–2.000 bar üblich, wohingegen in dem Niederdruckbereich ein Druck von bis zu 10 bar herrschen kann.
  • Bestandteile des Hochdruckbereichs 120 sind im Wesentlichen eine Hochdruckleitung 150 (z.B. das sog. Common Rail) und die Injektoren 151, 152 und 153 zum Zumessen des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs in einen oder mehrere Zylinder (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors.
  • Unter anderem zur Regelung des Hochdrucks (Leitungsdruck) ist eine als Motorsteuergerät 170 ausgebildete Recheneinheit vorgesehen, die ein Stellelement 110 zur Steuerung des Leitungsdrucks P mit einem Ansteuerungssignal A ansteuert. Bei dem Stellelement 110 kann es sich um ein Druckregelventil (DRV), welches den Hochdruckbereich 120 mit dem Niederdruckbereich 130 verbindet, und/oder um eine steuerbare Hochdruckpumpe, welche den Kraftstoff von dem Niederdruckbereich 130 in den Hochdruckbereich 120 fördert, handeln. Durch entsprechende Ansteuerung eines an der Hochdruckpumpe vorgesehenen elektromagnetischen Ventils (sog. Zumesseinheit ZME) kann die geförderte Menge und damit der Druck im Hochdruckbereich gesteuert werden. Der Niederdruckbereich 130 (beispielsweise im Kraftstofftank, Hauptfilter oder in der Hochdruckpumpe) ist mit einem Temperatursensor 162 ausgerüstet, der die Temperatur des Kraftstoffs misst.
  • Ein Drucksensor 140 (z.B. ein sog. Raildrucksensor RDS) erfasst den aktuellen Wert P des Drucks im Hochdruckbereich, hier auch als Leitungsdruck bezeichnet. Ein entsprechendes Signal des Drucksensors 140 gelangt zum Steuergerät 170. Abhängig von verschiedenen weiteren nicht dargestellten Signalen berechnet das Steuergerät Ansteuersignale zur Beaufschlagung der Injektoren 151, 152 und 153. Diese Injektoren messen dem Verbrennungsmotor abhängig von dem jeweiligen Ansteuersignal zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Kraftstoffmenge zu. Die Injektoren sind über Rücklaufleitungen 154 mit dem Niederdruckbereich 130 verbunden, über die überschüssiger Kraftstoff abfließt. In der Figur sind lediglich drei Injektoren und drei Zylinder dargestellt. Die beschriebene Vorgehensweise kann jedoch bei jeder beliebigen Injektor- und/oder Zylinderzahl eingesetzt werden.
  • Des Weiteren ist ein Druckbegrenzungsventil 160 vorgesehen, das den Hochdruckbereich 120 mit dem Niederdruckbereich 130 über einen Rücklauf 161 verbindet. Im Normalfall ist dieses Ventil geschlossen und die VerSbindung unterbrochen. Steigt der Druck im Hochdruckbereich 120 (d.h. der Leitungsdruck) über einen Auslösedruckwert (von z.B. 2.000 bar) an, so öffnet das Druckbegrenzungsventil 160 und der Leitungsdruck fällt auf einen Haltedruck (von z.B. 800 bar) ab.
  • In 2 ist zur weiteren Veranschaulichung ein Druckverlauf in der Hochdruckleitung 150 gegen die Zeit t dargestellt. In 2 ist der Fall für ein öffnendes Druckbegrenzungsventil dargestellt. Der Leitungsdruckverlauf ist mit 201 bezeichnet.
  • Zu einem Zeitpunkt t0 wird eine Störung der Leitungsdruckmessung, insbesondere ein Ausfall des Leitungsdrucksensors, erkannt. Zur Bereitstellung eines Notfahrbetriebs wird zu einem Zeitpunkt t1 der Sollwert für den Leitungsdruck auf einen Wert erhöht, der oberhalb des Auslösedrucks des Druckbegrenzungsventils liegt. In der Folge wird insbesondere die Fördermenge der Hochdruckpumpe auf den Maximalwert eingestellt, was durch den Verlauf 203 dargestellt ist. Der Leitungsdruck 201 steigt an.
  • Der Leitungsdruckanstieg hält an, bis der Auslösedruck p0 überschritten wird und das Druckbegrenzungsventil öffnet. Der Leitungsdruck fällt anschließend auf den Haltedruck p1 ab.
  • In 3 sind zur weiteren Veranschaulichung grob schematisch mehrere Drehmomentverläufe M gegen die Motordrehzahl n dargestellt. Ein Motordrehmoment (d.h. das vom Motor abgegebene Drehmoment) im Normalbetrieb ist mit 301 bezeichnet. Eine Drehmomentanforderung (d.h. das vom Motor abzugebende Drehmoment zur Erfüllung des Bedarfs) im Notfahrbetrieb ist mit 302 bezeichnet. Mit 303, 304 und 305 sind Motordrehmomente im Notfahrbetrieb für unterschiedliche Kraftstofftemperaturen, beispielsweise 30°C, 60°C und 80°C bezeichnet. Eine untere Leerlaufdrehzahl ist mit n0 bezeichnet. All diese genannten Kurven können beispielsweise auf einem Motorprüfstand ermittelt werden.
  • Es wird deutlich, dass das Motordrehmoment 303 zur Erfüllung der Drehmomentanforderung 302 ausreicht. Eine Drehzahlanhebung ist hier im Notfahrbetrieb somit nicht notwendig.
  • Es wird weiterhin deutlich, dass das Motordrehmoment 304 zur Erfüllung der Drehmomentanforderung 302 erst oberhalb eines höheren Drehzahlschwellwerts n1 ausreicht. Eine Drehzahlanhebung der unteren Leerlaufdrehzahl n0 auf einen Anhebungswert, der zumindest dem Drehzahlschwellwert n1 entspricht, führt nun dazu, dass das Motordrehmoment über alle möglichen (d.h. nur oberhalb des Anhebungswerts) Drehzahlen die Drehmomentanforderung bedienen kann.
  • Es wird auch deutlich, dass das Motordrehmoment 305 zur Erfüllung der Drehmomentanforderung 302 erst oberhalb eines noch höheren Drehzahlschwellwerts n2 ausreicht. Eine Drehzahlanhebung der unteren Leerlaufdrehzahl n0 auf einen Anhebungswert, der zumindest dem Drehzahlschwellwert n2 entspricht, führt nun dazu, dass das Motordrehmoment über alle möglichen (d.h. oberhalb des Anhebungswerts) Drehzahlen die Drehmomentanforderung bedienen kann.
  • Vorzugsweise ist das Steuergerät 170 programmtechnisch dazu eingerichtet, einen Notfahrbetrieb eines Verbrennungsmotors zu erlauben, wenn der Regelbetrieb durch Störung der Hochdruckmessung nicht möglich ist. Ein typischer Notfahrbetrieb zeichnet sich dadurch aus, dass der Leitungsdruck unter Einsatz des Druckbegrenzungsventils 160 eingestellt wird, indem das Öffnen des Druckbegrenzungsventils 160 erzwungen wird. Dazu wird vorzugsweise bei Erkennen eines Fehlers des Leitungsdrucksensors 140 das Stellglied 110 derart angesteuert, dass der Leitungsdruck ansteigt. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Hochdruckpumpe derart angesteuert wird, dass sie die maximal mögliche Menge fördert (sog. pressure increase). Zusätzlich kann vorgesehen sein, nach einer applizierbaren Wartezeit die Einspritzungen kurzzeitig abzuschalten (sog. pressure shock), um damit einen schnellen Anstieg des Leitungsdrucks über den Auslösedruckwert zu erreichen.
  • Ist das Öffnen des Druckbegrenzungsventil erfolgreich, stellt sich ein Haltedruck (sog. Notfahrdruck) des Druckbegrenzungsventils ein (z.B. 800 bar). Der Notfahrdruck kann durch entsprechende Ausgestaltung des Druckbegrenzungsventils eingestellt werden und entspricht meist in etwa der Hälfte des normalen Leitungsdrucks (Nominaldruck, z.B. 1600 bar). Ist das Öffnen des Druckbegrenzungsventils nicht erfolgreich, entspricht das resultierende Druckniveau dem sich einstellenden Gleichgewicht aus zu- und abfließender Hochdruckmenge. Der sich einstellende Druck ist dann oberhalb des Nominaldrucks und unterhalb des Auslösedruckwerts.
  • Das Steuergerät 170 ist programmtechnisch weiterhin dazu eingerichtet, die Einspritzmenge pro Arbeitsspiel im Notfahrbetrieb zu beschränken, um die Mengenbilanz immer positiv zu halten.
  • Das Steuergerät 170 ist programmtechnisch weiterhin dazu eingerichtet, im Notfahrbetrieb eine Anhebung der Leerlaufdrehzahl n0, vorzugsweise unter Berücksichtigung der Kraftstofftemperatur, durchzuführen, um eine durch die Beschränkung der Einspritzmenge hervorgerufene Drehmomentunterdeckung zu verhindern. Die Erfindung ermöglicht dabei vorzugsweise, eine Leerlaufdrehzahlanhebung nur im notwendigen Rahmen durchzuführen.
  • Besteht noch eine Möglichkeit zur Leitungsdruckmessung oder ist das Druckbegrenzungsventil 160 mit Messmitteln ausgestattet, die seinen Öffnungszustand anzeigen, sieht eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung die Ermittlung eines passenden Anhebungswerts vor, der möglichst genau der aktuellen Schwelldrehzahl entspricht. Dazu wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Leerlaufdrehzahl zunächst auf einen oberen Anhebungswert gesetzt, bei dem das Druckbegrenzungsventil sicher über alle Drehzahlen offen bleibt. Anschließend wird die Leerlaufdrehzahl schrittweise reduziert, bis ein Schließen des Druckbegrenzungsventils (anhand des Leitungsdrucks oder der Messmittel) erkannt wird. Als Anhebungswert wird dann die letzte Leerlaufdrehzahl vor dem Schließen verwendet.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19822671 A1 [0005]

Claims (16)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors in einem Notfahrbetrieb, wobei ein Druckbegrenzungsventil (160), welches einen Hochdruckbereich (120) einer Kraftstoffversorgungseinrichtung (100) mit einem Niederdruckbereich (130) fluidverbindet, wenn ein Druck des Kraftstoffs in dem Hochdruckbereich einen Auslösedruckwert (p0) überschreitet, geöffnet wird, wobei eine untere Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors auf einen Anhebungswert (n0, n1, n2) gesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anhebungswert (n0, n1, n2) fest vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Anhebungswert (n0, n1, n2) in Abhängigkeit von einem Parameter des Niederdruckbereichs (130) vorgegeben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Anhebungswert (n0, n1, n2) in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kraftstoffs in dem Niederdruckbereich (130) vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Anhebungswert (n0, n1, n2) in Abhängigkeit von einer Temperatur des Kraftstoffs in einem Kraftstofftank, einem Kraftstofffilter oder einer Kraftstoffpumpe vorgegeben wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Temperatur des Kraftstoffs mittels eines Sensors (162) gemessen oder aus einem anderen Messwert abgeleitet wird.
  7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anhebungswert (n0, n1, n2) im Notfahrbetrieb ermittelt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Leerlaufdrehzahl variiert, ein Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils (160) überwacht und als Anhebungswert (n0, n1, n2) ein Leerlaufdrehzahlwert verwendet wird, bei dem kein Schließen des Druckbegrenzungsventils (160) erkannt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Öffnungszustand des Druckbegrenzungsventils (160) aus einem Druckverlauf in dem Hochdruckbereich (120) bestimmt wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein Schließen des Druckbegrenzungsventils (160) erkannt wird, wenn der Druck in dem Hochdruckbereich (120) ansteigt und/oder einen Schwellwert überschreitet.
  11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in dem Notfahrbetrieb eine Begrenzung der je Arbeitsspiel aus dem Hochdruckbereich mittels wenigstens eines Injektors (151, 152, 153) in wenigstens einen Zylinder des Verbrennungsmotors eingespritzten Kraftstoffmenge erfolgt.
  12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anhebungswert (n0, n1, n2) aus einem Verlauf eines Motordrehmoments (303, 304, 305) und einer Drehmomentanforderung (302) über einer Drehzahl (n) des Verbrennungsmotors bestimmt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei als Anhebungswert (n0, n1, n2) ein Drehzahlschwellwert verwendet wird, wobei das Motordrehmoment (303, 304, 305) für Drehzahlen oberhalb des Drehzahlschwellwerts größer als die Drehmomentanforderung (302) ist.
  14. Recheneinheit (170), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  15. Computerprogramm mit Programmcodemitteln, die einen Computer oder eine entsprechenden Recheneinheit veranlassen, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 durchzuführen, wenn sie auf dem Computer bzw. der entsprechenden Recheneinheit ausgeführt werden.
  16. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 15.
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