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Grundsätzlich bestehen Kraftstoffpumpe aus einem elektrischen Motor und einer mechanischen Pumpenstufe, die über eine Achse oder einen Schaft miteinander verbunden sind. Die eigentliche Pumpenstufe kann auf mehreren Prinzipien beruhen und unterschiedlich aufgebaut sein, dies kann zum einen eine einfache Turbine sein, aber auch ein eher komplexer Gerotor. Natürlich sind auch weitere Prinzipien vorstellbar, die im Grunde den gleichen Zweck erfüllen, nämlich die Förderung von Kraftstoff.
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Allen gemeinsam ist, dass der eigentliche Wirkungsgrad der Pumpe unter anderem maßgeblich von den Fertigungstoleranzen der Pumpenstufe abhängt. Ein optimales System hat also geringste mögliche Toleranzen, um nun möglichst viele Pumpen zu fertigen, die in diesem optimalen Bereich liegen, sind die Toleranzen bei der Fertigung von Kraftstoffpumpen eher so gewählt, dass es Teile gibt, welche man üblicherweise als schwergängig bezeichnen würde. Diese Pumpen haben durch die Toleranzen in den ersten Betriebsstunden eine höhere interne Reibung, welche sich jedoch durch den Betrieb in den ersten Stunden auf ein optimales Maß reduziert.
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Dieser mechanische Einlauf passiert ausschließlich in den ersten Betriebsstunden. Die Pumpen laufen hier teilweise ”rau”, ”laut” oder ”unruhig”. Unter sehr ungünstigen Umständen kann dieses mechanische Verhalten dazu führen, dass die Pumpe während dieser Zeit stehen bleibt oder nicht die gewünschte Performance bringt, d. h. nicht sauber betrieben werden kann. Eine aussetzende oder stehenbleibende Pumpe führt immer direkt zu einem Kunden-erlebbaren Fehler, nämlich einem stehenden Fahrzeug. Das ungünstige Verhalten zeigt sich besonders im Anlauf der Kraftstoffpumpe und bei besonders niedrigen Drehzahlen.
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Im Zuge der CO2 Ersparnis und Start/Stopp-Technologie ist dieses Verhalten auffälliger und Maßnahmen interessanter geworden, da die eigentlichen Fördermengen zurückgegangen sind.
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Aus der
DE 103 13 612 A1 ist ein System mit Verbrennungsmotor und Kraftstoffpumpe bekannt, wobei eine Einlaufzeit der Kraftstoffpumpe 24 Stunden beträgt.
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Aus der
DE 10 2006 047 085 A1 ist bekannt, dass die Einlaufphase eines Kommutatormotors einer Kraftstoffpumpe mehrere tausend Betriebsstunden beträgt.
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Die
DE 10 2011 087 760 A1 offenbart ein System mit Motor, Kraftstoffpumpe und Steuereinheit, mit dem die Kraftstoffpumpe derart angesteuert wird, dass die Drehzahl des Elektromotors einer Hochdruckpumpe eine Mindestdrehzahl nicht unterschreitet, um den Wirkungsgrad des Systems hoch zu halten.
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Eine Verbesserung eines Einlaufens einer Kraftstoffpumpe wird durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Ansprüche erzielt. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Allgemeinen weist ein System gemäß der Erfindung einen Motor, eine Kraftstoffpumpe und eine Steuereinheit auf, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Kraftstoffpumpe in den ersten Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe derart anzusteuern, dass die Kraftstoffpumpe mit einer Mindestdrehzahl läuft.
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Hierdurch wird eine höhere Betriebssicherheit der Kraftstoffpumpe während der ersten Betriebsstunden erreicht. Ferner wird ein Komfortbereich schneller erreicht. Darüber hinaus können von Kunden wahrnehmbare Auffälligkeiten vermieden werden.
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Beispielsweise kann eine Kraftstoffpumpe in den ersten vierzig Betriebsstunden mit mindestens 3000 U/min betrieben werden. Je nach Bauart der Kraftstoffpumpe kann es auch ausreichen, eine kürzere (z. B. zwanzig Betriebsstunden) oder längere (z. B. fünfzig Betriebsstunden) Einlaufphase vorzusehen. Auch ein anderer Mindestwert für die Drehzahl kann vorgesehen sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Steuereinheit ferner eingerichtet sein, in den ersten vierzig Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe die Anzahl der Pumpenstarts zu minimieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Steuereinheit ferner eingerichtet sein, in den ersten vierzig Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe die Kraftstoffpumpe während eines Start/Stopp-Betriebs des Motors nicht anzuhalten.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Steuereinheit ferner eingerichtet sein, in den ersten vierzig Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe die Drehzahl der Kraftstoffpumpe langsam abzusenken. Hierbei kann der Gradient der Absenkung kleiner als –500 U/100 ms sein, insbesondere auch kleiner als –200 U/100 ms sein.
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Gemäß einer Ausführungsform kann ein Zähler für die Betriebsstunden innerhalb von zehn Sekunden aktualisiert werden.
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Es wird angemerkt, dass ein Zähler die ersten Betriebsstunden einer Kraftstoffpumpe zählt, unabhängig von den Betriebsstunden andere Elemente wie zum Beispiel einem Verbrennungsmotor. Konsequenterweise wird der Zähler wieder bei null anfangen zu zählen, wenn eine neue Kraftstoffpumpe eingesetzt wurde.
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Die genannten Maßnahmen sorgen dafür, dass die Kraftstoffpumpe ihrem Betrieb zuverlässig ausführt.
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Es wird angemerkt, dass die Steuereinheit eine separate Kraftstoffpumpen-Steuereinheit sein kann oder auch in einer Motor-Steuereinheit integriert sein kann.
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Im Allgemeinen weist ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern einer Kraftstoffpumpe eines Motors die folgenden Schritte auf: Zählen der Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe, und Ansteuern der Kraftstoffpumpe, so dass diese in den ersten vierzig Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe mit nicht weniger als 3000 U/min läuft.
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Hierbei kann auch bestimmt werden, ob z. B. basierend auf einer Motorsteuerung eine Drehzahl der Kraftstoffpumpe von weniger als 3000 U/min erforderlich ist. In einem solchen Fall kann die Kraftstoffpumpe derart angesteuert werden, dass diese dennoch mit nicht weniger als 3000 U/min läuft.
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Gemäß einer Ausführungsform weißt das Verfahren ferner den Schritt auf: Verhindern eines Stopps der Kraftstoffpumpe während eines Start/Stopp-Betriebs des Motors während der ersten vierzig Betriebsstunden der Kraftstoffpumpe.
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Ferner kann das Verfahren den Schritt aufweisen: Absenken der Drehzahl der Kraftstoffpumpe mit maximal –500 U/100 ms.
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Es wird angemerkt dass die Funktionalität nach Ablauf der gewünschten Betriebsstunden deaktiviert ist und bleibt. Eine erneute Aktivierung sollte bei einem Tausch der Kraftstoffpumpe manuell vorgenommen werden. Ferner muss zum Beispiel sichergestellt werden, dass das Powermanagement die Fördertechnik vor und nach Pumpenanforderung mit Spannung versorgt, um das Aktualisieren des Betriebsstundenzählers zu erlauben.
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Gemäß eines anderen Aspekts der Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das alle Schritte eines Verfahrens ausführt, wenn es auf einer Steuereinheit eines System wie oben beschrieben abläuft. Ein entsprechendes Computerprogramm wird vorzugsweise in einen Arbeitsspeicher einer Steuereinheit geladen. Die Steuereinheit oder ein Datenprozessor ist somit ausgestattet, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.
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Insbesondere können Parameter zur Ansteuerung der Kraftstoffpumpe über das Computerprogramm vorgegeben werden. Beispielsweise können die Parameter für eine Einzelschrittsteuerung oder auch eine Drehzahl und/oder eine Dauer festgelegt werden.
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Ferner betrifft die Erfindung auch ein computerlesbares Medium wie eine CD-ROM oder ein FLASH-Laufwerk, in welchem das Computerprogramm gespeichert sein kann. Jedoch kann das Computerprogramm ebenfalls über ein Netzwerk wie das Internet bereitgestellt werden und kann in den Arbeitsspeicher der Steuereinheit aus diesem Netzwerk heruntergeladen werden.
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Es wird angemerkt, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden einige Ausführungsformen in Bezug auf Vorrichtungsansprüche und andere Ausführungsformen in Bezug auf Verfahrensansprüche beschrieben. Jedoch wird ein Fachmann von der obigen und der folgenden Beschreibung zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören, ebenfalls jede Kombination zwischen Merkmalen erkennen, die zu unterschiedlichen Gegenständen beschrieben sind. Dies alles zählt zur Gesamtoffenbarung der Anmeldung.
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Oben beschriebene Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen von Ausführungsformen entnommen werden, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden. Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist.
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1 ist eine schematische Darstellung eines Systems gemäß der Erfindung.
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2 ist ein Diagramm, welches den Zusammenhang zwischen Pumpmengen-Anforderung und Pumpendrehzahl zeigt.
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3 ist ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
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Es wird angemerkt, dass im Folgenden Ausführungsformen im Detail beschrieben werden, die lediglich illustrative und nicht beschränkend sind.
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In 1 ist schematisch ein System dargestellt, wobei das System eine Kraftstoffpumpe 1 in einer Kraftstoff-Fördereinheit 2 aufweist, die in einem Tank 3 vorgesehen ist, wobei ein Pumpen-Ansaugfilter 14 der Kraftstoffpumpe 1 vorgeschaltet ist. Gemäß einer Ausführungsform kann die Kraftstoffpumpe eine Gerotor-Pumpe sein, womit sie als Dieselpumpe einsetzbar ist. Alternative kann die Kraftstoffpumpe eine Turbinen-Pumpe sein, womit sie als Benzinpumpe einsetzbar ist.
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Über die Kraftstoffleitung 4 wird der Kraftstoff aus dem Tank 3 zu einer Hochdruck-Pumpe 8 gefördert, welche den Druck des Kraftstoffs erhöht und den Kraftstoff unter hohem Druck in einen Verbrennungsmotor 7 fördert. Es wird angemerkt, dass der Druck in der Kraftstoffleitung 4 in etwa 8 bar betragen kann, wohingegen der Hochdruck am Verbrennungsmotor mehrere 100 bar hoch sein kann.
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An der Kraftstoffleitung 4 ist ein Drucksensor 13 zur Überwachung des Drucks in der Kraftstoffleitung 4 vorgesehen. Über die Sensorleitung 11 wird ein Signal von dem Drucksensor 13 an eine Steuereinheit 6 übermittelt, die in Abhängigkeit von dem Sensorsignal über die Pumpen-Steuerleitung 10 die Kraftstoffpumpe 1 ansteuert.
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Ferner ist die Steuereinheit 6 über die Motor-Steuerleitung 12 mit dem Verbrennungsmotor 7 verbunden. Auf diese Weise können Parameter des Motors bei der Steuerung der Kraftstoffpumpe berücksichtigt werden.
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Alternative kann die Steuereinheit 6 auch aus mehreren getrennten Einheiten aufgebaut sein, wobei diese Einheiten miteinander vernetzt sein können. Beispielsweise kann eine Kraftstoffförder-Elektronik 9 als eine Einheit ausgebildet sein.
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Durch eine Kraftstoff-Rückführleitung 5 kann zu viel geförderter Kraftstoff von der Hochdruckpumpe 8 zurück zur Fördereinheit 2 geführt werden. Insbesondere in den ersten Betriebsstunden kann dieses notwendig sein, wenn die Kraftstoffpumpe mit einer höheren Drehzahl und damit höheren Fördermenge betrieben wird, als es an sich erforderlich wäre.
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Die Steuereinheit 6 ist über eine Energieversorgungsleitung 15 mit einer Energiequelle (nicht dargestellt) verbunden.
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2 zeigt ein Diagramm bezüglich einer Kraftstoffpumpe. Die x-Achse (die horizontalen Achse) steht für PWM-duty in Prozent, d. h. für einen Wert, der mit der Anforderung an die Pumpleistung korreliert. Die y-Achse (die vertikale Achse) steht für rpm, d. h. Umdrehungen pro Minute (U/min).
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Der große, als ”standard” spezifizierte Bereich im Diagramm stellt den normalen Betrieb einer Kraftstoffpumpe dar. Beispielsweise wird bei 0% PWM-duty kein Kraftstoff vom Motor angefordert und entsprechend auch kein Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe gefördert. Im Leerlauf wird eine Mindestmenge gefördert (die Stufe am unteren Ende der schrägen Linie). Bei steigendem Bedarf an Kraftstoff, z. B. bei Beschleunigen eines Fahrzeugs, wird die Drehzahl der Kraftstoffpumpe entsprechend gesteigert (schräge Linie), bis zu einer maximalen Fördermenge bei einer maximalen Drehzahl.
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Ein erfindungsgemäßer Aspekt ist mit ”run-in” in 2 bezeichnet. ”run-in” steht für ”Einlauf” und bezeichnet die ersten Betriebsstunden einer neuen Kraftstoffpumpe. Hierbei ist selbst im Leerlauf eine Drehzahl von 3000 rpm vorgesehen, so wie auch im Bereich der niedrigen Kraftstoff-Anforderungen von Seiten des Motors. Erst wenn der Motor einen Kraftstoffbedarf signalisiert, der nur mit einer höheren Drehzahl der Kraftstoffpumpe bereitzustellen ist, wird die Drehzahl entsprechend gesteigert. Nach Ablauf von etwa 40 oder 45 Betriebsstunden kann die Steuereinheit von einem ”run-in”-Modus in einer Standartmodus wechseln.
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Als weiterer Aspekt ist auch die Steuerung der Kraftstoffpumpe im Start/Stopp-Betrieb in 2 eingezeichnet. In diesem Fall wird beim Anhalten des Motors, d. h. bei einem Kraftstoffbedarf von null, die Kraftstoffpumpe weiter mit 3000 rpm betrieben.
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3 ist ein Flussdiagramm, welches prinzipiell die Schritte eines Verfahrens zur Steuerung einer Kraftstoffpumpe aufzeigt. Es wird angemerkt, dass die beschriebenen Schritte Haupt-Schritte sind, wobei diese Haupt-Schritte in Unter-Schritte differenziert und unterteilt werden können. Außerdem können weitere Unter-Schritte zwischen den Haupt-Schritten vorgesehen sein. Daher ist ein Unter-Schritt lediglich genannt, wenn dieser Schritt wichtig für das Verständnis des Prinzips des Verfahrens gemäß der Erfindung ist.
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In Schritt S1 kennzeichnen den Beginn eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
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In Schritt S2 wird die Anzahl der bereits gelaufenen Betriebsstunden einer Kraftstoffpumpe ermittelt, z. B. auf der Basis eines entsprechenden Zählers.
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Solange die Anzahl kleiner als vierzig Stunden ist, wird der Kraftstoffpumpe in Schritt S3 keine Drehzahl unter 3000 rpm erlaubt. Anforderungen, die kleiner als 3000 rpm ergeben würden, werden auf 3000 rpm gesetzt.
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Im Bereich über 3000 rpm kann in Schritt S4 eine Absenkung der Drehzahl begrenzt, d. h. nur ein Gradient mit maximal 500 rpm/100 ms zugelassen werden.
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Darüber hinaus kann in Schritt S5 ein Stoppen der Kraftstoffpumpe verhindert werden, solange nicht erkennbar ist, dass das Fahrzeug nicht weiterfahren soll. Wenn zum Beispiel die Zündung durch Drehen eines Schlüssels auf ”Aus” gestellt wird, kann auch die Kraftstoffpumpe abgestellt werden.
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Sobald in Schritt S2 ermittelt wird, dass die Anzahl an Betriebsstunden größer als 40 Stunden ist, d. h. dass die Kraftstoffpumpe ausreichend eingelaufen ist, wird zu Schritt S6 übergegangen und damit der Standardbetrieb der Kraftstoffpumpe aufgenommen.
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Das Ende des Einlauf-Verfahrens ist als Schritt S7 gekennzeichnet.
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Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung illustriert und beschrieben wurde, sollen solche Illustrationen und Beschreibungen lediglich als illustrativ oder exemplarisch angesehen werden und nicht als restriktiv. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können verstanden und bewirkt werden durch einen Fachmann beim Umsetzen der beanspruchten Erfindung, aus dem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der anhängenden Ansprüche. In den Ansprüchen schließt das Wort „aufweisen” andere Elemente oder Schritt nicht aus und der unbestimmte Artikel „ein” schließt eine Mehrzahl nicht aus.
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Alleine der Umstand, dass einzelne Merkmale in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht bedeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft eingesetzt werden kann. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen den Umfang derselben nicht beschränken.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffpumpe
- 2
- Fördereinheit
- 3
- Tank
- 4
- Kraftstoffleitung
- 5
- Kraftstoff-Rückführleitung
- 6
- Steuereinheit
- 7
- Verbrennungsmotor
- 8
- Hochdruck-Pumpe
- 9
- Kraftstoffförder-Elektronik
- 10
- Pumpen-Steuerleitung
- 11
- Sensorleitung
- 12
- Motor-Steuerleitung
- 13
- Drucksensor
- 14
- Pumpen-Ansaugfilter
- 15
- Energieversorgungsleitung
