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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entlüftung einer Kraftstoffversorgungsleitung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Brennkraftmaschine mit einem Direkt-Einspritzungssystem gemäß Oberbegriff des Anspruchs 9.
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Verfahren und Brennkraftmaschinen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Ein Direkt-Einspritzungssystem einer Brennkraftmaschine weist typischerweise mindestens einen Injektor auf, mit dem Kraftstoff in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Es ist eine Kraftstoffversorgungsleitung vorgesehen, über die dem Injektor Kraftstoff zuführbar ist. Stromaufwärts des Injektors ist ein Hochdruck-Speicher vorgesehen, der auch als sogenannte gemeinsame Leiste, Common Rail, bezeichnet wird. Weist die Brennkraftmaschine mehrere Injektoren auf, werden diese vorzugsweise alle aus dem gemeinsamen Hochdruck-Speicher mit Kraftstoff versorgt. Zur Förderung von Kraftstoff in den Hochdruck-Speicher ist eine Hochdruckpumpe vorgesehen. Ein Druck in dem Hochdruck-Speicher wird mittels einer stromaufwärts der Hochdruckpumpe angeordneten Saugdrossel geregelt. Um zu verhindern, dass die Brennkraftmaschine durch eine unzulässige Zufuhr von Kraftstoff durch einen defekten, nicht mehr korrekt schließenden Injektor beschädigt wird, ist zwischen dem Hochdruck-Speicher und dem Injektor ein Mengenbegrenzungsventil angeordnet, das eine von dem Hochdruck-Speicher zu dem Injektor strömende Kraftstoffmenge begrenzt. Weist der Injektor eine Fehlfunktion auf, sodass tendenziell zu viel Kraftstoff in die Brennkammer strömt, spricht das Mengenbegrenzungsventil an und unterbricht die Fluidverbindung zwischen dem Hochdruck-Speicher und dem defekten Injektor.
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Bei einem Erststart der Brennkraftmaschine oder auch nach einer Wartung oder Reparatur ist es möglich, dass die Kraftstoffversorgungsleitung insbesondere stromabwärts des Mengenbegrenzungsventils belüftet ist. Beim Starten der Brennkraftmaschine wird in diesem Fall die Luft in der Kraftstoffversorgungsleitung komprimiert. Da hierbei ein großes Luftvolumen verdrängt werden muss, fließt beim Füllen der belüfteten Kraftstoffversorgungsleitung eine große Menge Kraftstoff über das Mengenbegrenzungsventil. Dieses kann hierdurch ungewollt ansprechen. Daraufhin wird dem Injektor, der dem Mengenbegrenzungsventil zugeordnet ist, nur noch eine geringe oder gar keine Kraftstoffmenge mehr zugeführt. Dies führt zu einer verminderten Leistung und zu einem unrunden Lauf der Brennkraftmaschine. Es ist dann gegebenenfalls nötig, diese mehrfach komplett herunterzufahren und die Kraftstoffversorgungsleitung zu entspannen. Aus der
DE 103 42 116 B4 geht ein Verfahren zum Entlüften einer Kraftstoffeinspritzleitung hervor, bei dem ein Injektor in einem Entlüftungsbetrieb sehr viel länger offengehalten wird, als bei einem normalen Einspritzbetrieb. Auf diese Weise wird ein Abfluss von Luft aus der Kraftstoffeinspritzleitung in Zylinder der Brennkraftmaschine hinein ermöglicht. Auch hierbei ist es jedoch noch möglich, dass ein stromaufwärts des Injektors angeordnetes Mengenbegrenzungsventil unzulässigerweise anspricht, wodurch sich die bereits beschriebenen Probleme ergeben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche die beschriebenen Nachteile nicht aufweisen, wobei insbesondere eine Entlüftung der Kraftstoffversorgungsleitung möglich sein soll, bei welcher ein unzulässiges Ansprechen eines Mengenbegrenzungsventils vermieden wird.
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Die Aufgabe wird gelöst, indem ein Verfahren mit den Schritten des Anspruchs 1 geschaffen wird.
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Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Kraftstoffversorgungsleitung stromabwärts der Hochdruckpumpe entlüftet wird, wobei in der Saugdrossel während eines Entlüftungsbetriebs ein Durchtrittsquerschnitt für den Kraftstoff eingestellt wird, der kleiner oder gleich einem vorherbestimmten Grenzdurchtrittsquerschnitt ist. Der Grenzdurchtrittsquerschnitt ist jedenfalls kleiner als ein maximaler Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel, vorzugsweise kleiner als ein typischerweise während eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine angenommener Durchtrittsquerschnitt. Beim Entlüftungsbetrieb ergibt sich so eine reduzierte Fördermenge der Hochdruckpumpe, sodass nur ein kleiner Volumenstrom gefördert wird, der entsprechend über das mindestens eine Mengenbegrenzungsventil fließen kann. Dieses spricht daher nicht unzulässig an, und die Kraftstoffversorgungsleitung wird zuverlässig entlüftet beziehungsweise mit Kraftstoff gefüllt. Die Luft in der Kraftstoffversorgungsleitung wird komprimiert und geht im nachfolgenden Motorlauf in Lösung beziehungsweise wird in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine abgeführt. Ein unzulässiges Ansprechen des Mengenbegrenzungsventils wird demnach vermieden, indem im Entlüftungsbetrieb eine reduzierte Kraftstoffmenge mittels der Hochdruckpumpe gefördert wird.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Entlüftungsbetrieb beim Starten der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Bevorzugt wird der Entlüftungsbetrieb bei einem Erststart der Brennkraftmaschine durchgeführt. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass der Entlüftungsbetrieb nach einer Wartung oder Reparatur der Brennkraftmaschine durchgeführt wird. Insbesondere wird der Entlüftungsbetrieb durchgeführt, wenn die Kraftstoffversorgungsleitung stromabwärts des Hochdruck-Speichers belüftet ist. Vorzugsweise ist ein Sensierungsmittel vorgesehen, mit dessen Hilfe insbesondere beim Starten festgestellt wird, ob die Kraftstoffversorgungsleitung stromabwärts des Hochdruck-Speichers belüftet ist. Wird dies festgestellt, wird der Entlüftungsbetrieb beim Starten der Brennkraftmaschine durchgeführt. Wird dagegen keine Belüftung der Kraftstoffversorgungsleitung festgestellt, wird die Brennkraftmaschine vorzugsweise in einem normalen Aufstartbetrieb gestartet. Dabei wird in dem normalen Aufstartbetrieb vorzugsweise der Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel auf einen maximalen Wert eingestellt, um möglichst rasch einen vorherbestimmten Druck in dem Hochdruck-Speicher zu erreichen. Der Entlüftungsbetrieb unterscheidet sich demnach von dem normalen Aufstartbetrieb gerade dadurch, dass entgegen der herkömmlichen Vorgehensweise, bei der möglichst rasch durch Maximierung der Kraftstoffförderung ein vorherbestimmter Druck in dem Hochdruck-Speicher angestrebt wird, der Durchtrittsquerschnitt für den Kraftstoff im Bereich der Saugdrossel begrenzt wird, um den Kraftstoffstrom auf einen Wert zu beschränken, bei welchem das Mengenbegrenzungsventil nicht unzulässigerweise anspricht.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Saugdrossel durch ein Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine angesteuert wird. In dem Motorsteuergerät ist bevorzugt ein Algorithmus implementiert, mit dessen Hilfe der Druck in dem Hochdruck-Speicher im Normalbetrieb des Verbrennungsmotors steuer- und/oder regelbar ist, wobei der Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel bevorzugt bei einem normalen Aufstartbetrieb der Brennkraftmaschine maximiert wird, die Saugdrossel mithin ganz aufgesteuert wird, um den vorherbestimmten Druck möglichst rasch zu erreichen. In dem Motorsteuergerät ist weiterhin bevorzugt ein Algorithmus implementiert, der es ermöglicht, den Entlüftungsbetrieb durchzuführen, wobei in diesem der Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel kleiner oder gleich dem vorherbestimmten Grenzdurchtrittsquerschnitt eingestellt wird. Das Motorsteuergerät ist vorzugsweise mit der Saugdrossel zur Ansteuerung wirkverbunden.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Entlüftungsbetrieb beendet wird, sobald die Kraftstoffversorgungsleitung entlüftet ist. Vorzugsweise wird der Entlüftungsbetrieb dadurch beendet, dass die Saugdrossel – bevorzugt von dem Motorsteuergerät – zur Regelung des Drucks in dem Hochdruck-Speicher angesteuert wird. Es wird also zum Beenden des Entlüftungsbetriebs die Ansteuerung der Saugdrossel geändert, wobei diese nicht mehr auf einem Durchtrittsquerschnitt kleiner oder gleich dem vorherbestimmten Grenzdurchtrittsquerschnitt gehalten wird, sondern indem diese derart angesteuert wird, dass eine Regelung des Drucks in dem Hochdruck-Speicher erfolgt. Nach gezielter Durchführung des Entlüftungsbetriebs wird demnach vorzugsweise auf einen normalen Betrieb der Brennkraftmaschine umgeschaltet. Das Ende des Entlüftungsbetriebs wird vorzugsweise durch das Sensierungsmittel erfasst, durch welches festgestellt werden kann, ob die Kraftstoffversorgungsleitung stromabwärts des Hochdruck-Speichers belüftet ist.
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Es wird ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der vorherbestimmte Grenzdurchtrittsquerschnitt gewählt wird zu 50 %, vorzugsweise 25 %, vorzugsweise 15 %, vorzugsweise 10 %, vorzugsweise 5 %, vorzugsweise 2 %, vorzugsweise 1 % eines maximalen Durchtrittsquerschnitts der Saugdrossel. Die Saugdrossel ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass ihr Durchtrittsquerschnitt zwischen einem minimalen Durchtrittsquerschnitt und einem maximalen Durchtrittsquerschnitt stufenweise oder bevorzugt kontinuierlich variabel ist. Durch entsprechende Wahl des Grenzdurchtrittsquerschnitts wird gewährleistet, dass im Entlüftungsbetrieb nur eine solche Menge Kraftstoff von der Hochdruckpumpe gefördert wird, bei der das Mengenbegrenzungsventil nicht unzulässig anspricht. Dabei ist es möglich, dass der vorherbestimmte und vorzugsweise in dem Motorsteuergerät hinterlegte Grenzdurchtrittsquerschnitt abhängig von einem in der Brennkraftmaschine eingesetzten Mengenbegrenzungsventil gewählt wird. Dieser Vorgehensweise liegt der Gedanke zugrunde, dass verschiedene Mengenbegrenzungsventile bei verschiedenen Werten eines über sie fließenden Kraftstoffstroms ansprechen, sodass bevorzugt der Grenzdurchtrittsquerschnitt auf ein konkret verbautes Mengenbegrenzungsventil abgestimmt wird. Insbesondere wird bevorzugt der vorherbestimmte Grenzdurchtrittsquerschnitt auf die konkret verwendete Saugdrossel und auf ein konkret verwendetes Mengenbegrenzungsventil abgestimmt, sodass gewährleistet ist, dass beim Entlüftungsbetrieb kein unzulässig hoher Volumenstrom über das Mengenbegrenzungsventil strömt, um dessen Ansprechen zu verhindern.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass eine Motordrehzahl der Brennkraftmaschine während des Entlüftungsbetriebs bei ungefähr 100 Umdrehungen pro Minute (rounds per minute – rpm) gehalten wird. Dieser Wert liegt vorzugsweise unter einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine. Hierdurch wird die Fördermenge der Hochdruckpumpe zusätzlich reduziert, was für den Entlüftungsbetrieb vorteilhaft ist.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass ein Druck stromabwärts des Mengenbegrenzungsventils erfasst wird. Hierzu ist bevorzugt ein Drucksensor stromabwärts des Mengenbegrenzungsventils in der Kraftstoffversorgungsleitung vorgesehen. Dieser ist vorzugsweise mit dem Motorsteuergerät wirkverbunden, sodass dieses den von dem Drucksensor erfassten Druck auswerten und zur Steuerung der Brennkraftmaschine heranziehen kann.
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Vorzugsweise wird anhand des erfassten Drucks – insbesondere in dem Motorsteuergerät – festgestellt, ob die Kraftstoffversorgungsleitung entlüftet ist. Es ist in diesem Fall mithilfe der von dem Drucksensor gelieferten Messwerte möglich, zu entscheiden, ob ein Entlüftungsbetrieb beim Starten der Brennkraftmaschine durchgeführt werden soll, beziehungsweise ob und wann der Entlüftungsbetrieb beendet werden soll.
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Es wird auch ein Verfahren bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Hochdruckpumpe von der Brennkraftmaschine mit der Motordrehzahl angetrieben wird. Die Hochdruckpumpe ist in diesem Fall direkt mit der Brennkraftmaschine derart wirkverbunden, dass sie in jedem Betriebszustand die gleiche Drehzahl wie diese aufweist. Gerade bei dieser Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn der Druck in dem Hochdruck-Speicher mittels der Saugdrossel geregelt wird, weil die Förderleistung der Hochdruckpumpe abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine variiert.
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Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Diese umfasst ein Direkt-Einspritzungssystem, welches mindestens einen Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine aufweist. Stromaufwärts des Injektors ist ein Hochdruck-Speicher vorgesehen, der zur Versorgung des Injektors mit Kraftstoff in Fluidverbindung mit dem Injektor steht. Ein Mengenbegrenzungsventil ist in der Fluidverbindung zwischen dem Hochdruck-Speicher und dem Injektor angeordnet, um eine von dem Motorspeicher zu dem Injektor strömende Kraftstoffmenge zu begrenzen. Eine Hochdruckpumpe ist zur Förderung von Kraftstoff in den Hochdruck-Speicher stromaufwärts desselben vorgesehen, wobei ein Druck in dem Hochdruck-Speicher stromaufwärts der Hochdruckpumpe durch eine Saugdrossel regelbar ist. Die Saugdrossel ist durch ein Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine ansteuerbar. Die Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass das Motorsteuergerät eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen. Hierdurch ergeben sich die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden.
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Es ist möglich, dass die Saugdrossel bei einem Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine in die Hochdruckpumpe integriert ist. Die Angabe, dass die Saugdrossel stromaufwärts der Hochdruckpumpe vorgesehen ist, bezieht sich insoweit insbesondere auf die funktionale Anordnung der Saugdrossel und bedeutet, dass die Saugdrossel den Zufluss von Kraftstoff zur Hochdruckpumpe begrenzt. Alternativ ist es auch möglich, dass die Saugdrossel als separates Element stromaufwärts der Hochdruckpumpe in der Kraftstoffversorgungsleitung angeordnet ist.
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Es wird auch eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass der mindestens eine Injektor einen internen Kraftstoffspeicher aufweist. Dieser ersetzt nicht den Hochdruck-Speicher, sondern ist zusätzlich zu diesem vorgesehen.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine ist es auch möglich, dass das Mengenbegrenzungsventil in den Injektor integriert ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Mengenbegrenzungsventil als separates Element stromaufwärts des Injektors vorgesehen ist.
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Die Beschreibung des Verfahrens einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Insbesondere wird eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich durch mindestens ein Merkmal auszeichnet, das durch mindestens einen Verfahrensschritt, vorzugsweise Kombinationen hiervon, einer Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist. Umgekehrt wird ein Verfahren bevorzugt, das durch mindestens einen Verfahrensschritt gekennzeichnet ist, der sich aus mindestens einem Merkmal der Brennkraftmaschine, vorzugsweise Kombinationen hiervon, ergibt. Alle in Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale sind bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Merkmale eines Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine. Ebenso sind alle in Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine beschriebenen Verfahrensschritte bevorzugt einzeln oder in Kombination miteinander Schritte einer Ausführungsform des Verfahrens.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige
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Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Direkt-Einspritzungssystems einer Brennkraftmaschine.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Direkt-Einspritzungssystems 1 eines Ausführungsbeispiels einer Brennkraftmaschine. Das Direkteinspritzsystem 1 weist einen Injektor 3 auf, durch den mithilfe einer schematisch dargestellten Ventileinrichtung 5 Kraftstoff 7 in eine nicht dargestellte Brennkammer der Brennkraftmaschine einspritzbar ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst der Injektor 3 außerdem einen internen Kraftstoffspeicher 9.
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Eine Kraftstoffversorgungsleitung 11 dient zur Förderung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffvorratsbehälter 13, vorzugsweise einem Tank, zu dem Injektor 3. Stromaufwärts des Injektors 3 ist ein Hochdruck-Speicher 15 angeordnet, aus dem der Injektor 3 mit Kraftstoff versorgt wird. Zwischen dem Hochdruck-Speicher 15 und dem Injektor 3 ist ein Mengenbegrenzungsventil 17 in der Kraftstoffversorgungsleitung 11 angeordnet, um die Brennkraftmaschine vor einer unzulässig hohen Kraftstoffmenge zu schützen, die über einen defekten Injektor 3 in die Brennkammer eingebracht werden könnte. Die Funktionsweise des Mengenbegrenzungsventils 17 wird im Folgenden noch näher erläutert.
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Zur Förderung von Kraftstoff in den Hochdruck-Speicher 15 ist stromaufwärts desselben eine Hochdruckpumpe 19 in der Kraftstoffleitung 11 angeordnet. Deren Förderleistung wird durch eine stromaufwärts der Hochdruckpumpe 19 angeordnete Saugdrossel 21 gesteuert, wobei insbesondere der Druck in dem Hochdruck-Speicher 15 mittels der Saugdrossel 21 geregelt wird. Die Saugdrossel 21 ist hier schematisch als von der Hochdruckpumpe 19 separate Ventileinrichtung dargestellt. Es ist aber sehr wohl möglich, dass die Saugdrossel 21 als Teil der Hochdruckpumpe 19 ausgebildet beziehungsweise in diese integriert ist. Vorzugsweise ist ein Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel 21 zwischen einem minimalen Wert und einem maximalen Wert kontinuierlich variabel. Es ist möglich, dass der minimale Wert des Durchtrittsquerschnitts einer geschlossenen Stellung der Saugdrossel 21 entspricht, sodass in diesem Fall kein Kraftstoff über die Saugdrossel 21 förderbar ist.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist stromaufwärts der Saugdrossel 21 eine Niederdruckpumpe 23 vorgesehen, die der Förderung von Kraftstoff aus dem Vorratsbehälter 13 über einen Filter 25 zu der Saugdrossel 21 dient.
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Das Mengenbegrenzungsventil 17 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Durchflussbegrenzungseinrichtung 27 und ein stromabwärts von dieser angeordnetes Ausgleichsvolumen 29 auf, wobei das Ausgleichsvolumen 29 vorzugsweise eine Drosseleinrichtung 31 umfasst. Die Durchflussbegrenzungseinrichtung 27 umfasst bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen in einem Zylinder 33 verlagerbaren Kolben 35, der in der mit A gekennzeichneten Position durch ein Federelement 37 vorgespannt ist. Durch eine Festdrossel 39 ist schematisch angedeutet, dass im Bereich des Kolbens 35 ein vorherbestimmter Durchtrittsquerschnitt für Kraftstoff vorgesehen ist. Dabei ist es möglich, dass der Kraftstoff durch eine Bohrung in dem Kolben 35 – wie in der Figur durch die Festdrossel 39 angedeutet – hindurchströmen kann. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Kraftstoff seitlich an dem Kolben 35 vorbeiströmen kann. Auch andere Ausgestaltungen, die Funktion der Festdrossel 39 zu verwirklichen, sind möglich.
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Der Kolben 35 ist von seiner bei A dargestellten Anschlagsposition über eine bei B dargestellte, mittlere Position entgegen der Vorspannkraft des Federelements 37 bis zu einer bei C dargestellten Anschlagsposition verlagerbar.
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In der Anschlagsposition C ist kein Kraftstofffluss über die Festdrossel 39 mehr möglich. Das Mengenbegrenzungsventil 17 ist in diesem Fall in einer Sperrstellung angeordnet, sodass kein Kraftstoff mehr von dem Hochdruck-Speicher 15 zu dem Injektor 3 strömen kann.
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Während eines normalen Betriebs der Brennkraftmaschine ist die Kraftstoffversorgungsleitung 11 vollständig mit im Wesentlichen inkompressiblem Kraftstoff gefüllt. Der Druck in dem Hochdruck-Speicher 15 wird mittels der Saugdrossel 21 geregelt. Ist die Ventileinrichtung 5 des Injektors 3 geschlossen, fließt kein Kraftstoff von dem Hochdruck-Speicher 15 über das Mengenbegrenzungsventil 17 zu dem Injektor 3. Wird mittels des Injektors 3 eine Einspritzung von Kraftstoff 7 in die dem Injektor 3 zugeordnete Brennkammer durchgeführt, fließt Kraftstoff 7 über die Ventileinrichtung 5 ab, wodurch sich zugleich eine Kraftstoffströmung von dem Hochdruck-Speicher 15 zu dem Injektor 3 über das Mengenbegrenzungsventil 17 ergibt. Wird dabei pro Zeiteinheit mehr Kraftstoff 7 über die Ventileinrichtung 5 abgegeben, als durch die Festdrossel 39 nachströmen kann, wird dies ausgeglichen, indem das Ausgleichsvolumen 29 reduziert wird, wobei sich der Kolben 35 – in der Figur – nach rechts entgegen der Vorspannkraft des Federelements 37 verlagert. Die Einspritzung endet im Normalbetrieb typischerweise, wenn der Kolben 35 ungefähr seine bei B dargestellte Position erreicht. Da zu diesem Zeitpunkt die Ventileinrichtung 5 schließt, mithin keine weitere Kraftstoffinjektion mehr stattfindet, erfolgt nun eine Ausgleichsströmung von dem Hochdruck-Speicher 15 über die Festdrossel 39 in den internen Speicher 9, weil der Druck stromabwärts der Festdrossel 39 während des Einspritzereignisses und während der Verlagerung des Kolbens 35 im Vergleich zu dem Druckniveau des Hochdruck-Speichers 15 abgenommen hat. Während des Druckausgleichs verlagert sich der Kolben 35 zurück aus der Position B in die Position A, in die er durch das Federelement 37 gedrängt wird.
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Wird aufgrund einer Fehlfunktion des Injektors 3 die Ventileinrichtung 5 nicht oder nicht rechtzeitig geschlossen, fällt der Druck in dem internen Speicher 9 beziehungsweise in der Kraftstoffversorgungsleitung 11 stromabwärts des Mengenbegrenzungsventils 17 weiter ab, und das Ausgleichsvolumen 29 wird weiter verringert, indem sich der Kolben 35 über die Position B hinaus – in der Figur – nach rechts verlagert. Durch die Festdrossel 39 kann nämlich nicht genug Kraftstoff pro Zeiteinheit nachfließen, um den Kraftstoffabfluss über die Ventileinrichtung 5 auszugleichen. Dauert die Einspritzung an, erreicht der Kolben 35 schließlich die bei C dargestellte Position, in der die Fluidverbindung zwischen dem Hochdruck-Speicher 15 und dem Injektor 3 gesperrt ist. Es kann dann kein Kraftstoff mehr von dem Hochdruck-Speicher 15 nachfließen, sodass das Ausgleichsvolumen 29, gegebenenfalls der interne Speicher 9 und der Injektor 3 in die Brennkammer leerläuft. Hierdurch sinkt der Druck im Bereich des Injektors 3 ab, sodass der Kolben 35 dauerhaft durch die Druckdifferenz zwischen dem Hochdruck-Speicher 15 einerseits und dem Injektor 3 andererseits in der bei C dargestellten Sperrposition gehalten wird. Das Mengenbegrenzungsventil 17 ist daher dauerhaft gesperrt, und es kann keine unzulässige Kraftstoffmenge über den defekten Injektor 3 in die Brennkammer eingebracht werden. Hierdurch wird die Brennkraftmaschine vor Beschädigungen durch eine zu große Energiemenge geschützt.
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Ist bei einem Erststart der Brennkraftmaschine oder nach einer Wartung oder Reparatur die Kraftstoffversorgungsleitung 11 insgesamt oder jedenfalls stromabwärts des Mengenbegrenzungsventils 17 belüftet, ergibt sich folgendes Problem: Bei einem Start der Brennkraftmaschine fördert die Hochdruckpumpe 19 Kraftstoff in den Hochdruck-Speicher 15 und von diesem weiter über die Festdrossel 39 in das Ausgleichsvolumen 29 und zu dem Injektor 3. Typischerweise ist der Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel 21 bei einem normalen Aufstartbetrieb der Brennkraftmaschine auf ein Maximum eingestellt, damit sich ein vorherbestimmter Druck in dem Hochdruck-Speicher 15 möglichst rasch einstellt. Da die Festdrossel 39 ein Strömungshindernis darstellt, fällt über dem Kolben 35 ein Druck ab. Ist nun das Ausgleichsvolumen 29 belüftet, also mit einem kompressiblen Medium, insbesondere Luft, gefüllt, bewegt sich der Kolben 35 aufgrund des Druckunterschieds rasch entgegen der Vorspannkraft des Federelements 37 – in der Figur – nach rechts, wobei das über die Festdrossel 39 pro Zeiteinheit nachströmende Kraftstoffvolumen nicht ausreicht, um die Kompression in dem Ausgleichsvolumen 29 auszugleichen. Daher besteht die Gefahr, dass der Kolben 35 die bei C dargestellte Position erreicht, wodurch das Mengenbegrenzungsventil 17 anspricht und die Fluidverbindung zwischen dem Hochdruck-Speicher 15 und dem Injektor 3 dauerhaft sperrt. Es ist dann keine Einspritzung mehr durch den Injektor 3 möglich. Dies führt zu einem Leistungsmangel und/oder zu einem unrunden Motorlauf der Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine muss dann unter Umständen mehrfach komplett heruntergefahren werden, und die Kraftstoffversorgungsleitung 11 muss stromaufwärts des Mengenbegrenzungsventils 17 entspannt werden, weil anders keine Rückverlagerung des Kolbens 35 in die Position A erreichbar ist.
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Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird diese problematische Situation vermieden. In einem Entlüftungsbetrieb wird die Saugdrossel 21 so angesteuert, dass sie lediglich einen Durchtrittsquerschnitt aufweist, der kleiner oder gleich einem vorherbestimmten Grenzdurchtrittsquerschnitt ist. Der Grenzdurchtrittsquerschnitt ist dabei vorzugsweise kleiner als ein im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine typischerweise von der Saugdrossel 21 angenommener Durchtrittsquerschnitt, und insbesondere kleiner, vorzugsweise sehr viel kleiner, als der maximale Durchtrittsquerschnitt, der bei einem normalen Aufstarten der Brennkraftmaschine eingenommen wird. Auf diese Weise wird die von der Hochdruckpumpe 19 geförderte Kraftstoffmenge begrenzt, sodass die Kraftstoffversorgungsleitung 11 stromaufwärts der Hochdruckpumpe 19 langsam mit Kraftstoff gefüllt wird.
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Besonders bevorzugt wird der Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel 21 im Entlüftungsbetrieb so eingestellt, dass die von der Hochdruckpumpe 19 geförderte Kraftstoffmenge bis zum Ende des Entlüftungsbetriebs gerade dem Volumenstrom entspricht, der durch die Festdrossel 39 strömt.
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Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird der Durchtrittsquerschnitt der Saugdrossel 21 im Entlüftungsbetrieb vorzugsweise so gewählt, dass sich der Kolben 35 nicht, nur sehr langsam, oder höchstens nur so rasch in Richtung seiner in C dargestellten Anschlagsposition bewegt, dass die Entlüftung der Kraftstoffversorgungsleitung 11 abgeschlossen ist, bevor der Kolben 35 seine Sperrposition erreicht. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der Kolben 35 seine Sperrposition während des Entlüftens nicht erreicht. Ist die Entlüftung abgeschlossen, gleichen sich über die Festdrossel 39 der Druck in dem Hochdruck-Speicher 15 und der Druck stromabwärts des Mengenbegrenzungsventils 17, insbesondere in dem internen Kraftstoffspeicher 9, aus. Der Kolben 35 bewegt sich angetrieben durch die Rückstellkraft des Federelements 37 zurück in seine in A dargestellte Position. Ein Normalbetrieb der Brennkraftmaschine ist dann möglich, insbesondere kann dann der Druck in dem Hochdruck-Speicher 15 über die Saugdrossel 21 geregelt werden.
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Die Drehzahl der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise während des Entlüftungsbetriebs bei ungefähr 100 rpm gehalten. Nach Beendigung des Entlüftungsbetriebs wird sie vorzugsweise auf eine Leerlaufdrehzahl erhöht, die beispielsweise bei ungefähr 350 rpm liegt. Indem die Hochdruckpumpe 19 vorzugsweise mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine angetrieben wird, wobei diese bevorzugt während des Entlüftungsbetriebs reduziert ist, wird über die Ansteuerung der Saugdrossel 21 hinaus die Förderleistung der Hochdruckpumpe 19 begrenzt, was den Entlüftungsbetrieb besonders sicher macht.
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Insgesamt zeigt sich, dass es mithilfe des Verfahrens und der Brennkraftmaschine möglich ist, ein unerwünschtes Ansprechen des Mengenbegrenzungsventils 17 beim Entlüften der Kraftstoffversorgungsleitung 11 zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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