DE102013220697B4 - Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe - Google Patents

Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe (3) eines Kraftfahrzeuges insbesondere für Dieselkraftstoff bei dem eine Steuerelektronik (6) einen Elektromotor (4) mit elektrischem Strom versorgt und der Elektromotor (4) eine Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (7) ansaugende Pumpenstufe (5) antreibt, wobei durch die Steuerelektronik (6) bei einer vorgesehenen niedrigen Temperatur des Kraftstoffs ein Niedertemperatur-Startprogramm und oberhalb der vorgesehenen niedrigen Temperatur ein Standard-Startprogramm ausgewählt wird, wobei der Ohmsche Widerstand eines Stranges des Elektromotors (4) der Kraftstoffpumpe (3) zur Bestimmung der Temperatur der Kraftstoffpumpe (3) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Messung des Ohmschen Widerstandes mit einer bei der ersten Initialisierung in einer Sonderbetriebsart der Elektronik gemachten Messung des Ohmschen Widerstandes verglichen wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeuges insbesondere für Dieselkraftstoff mit einer zur Ansaugung von Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter vorgesehenen Pumpenstufe, mit einem Elektromotor zum Antrieb der Pumpenstufe und mit einer Steuerelektronik zur Versorgung des Elektromotors mit elektrischem Strom. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe eines Kraftfahrzeuges insbesondere für Dieselkraftstoff, bei dem eine Steuerelektronik einen Elektromotor mit elektrischem Strom versorgt und der Elektromotor eine Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter ansaugende Pumpenstufe antreibt.
  • Bei aus der Praxis bekannten Kraftstoffpumpen für Dieselkraftstoffe ist die Pumpenstufe als Verdrängerpumpe ausgebildet. Als Elektromotor wird meist ein elektrisch kommutierter Motor eingesetzt. Solche Verdrängerpumpen können beispielsweise so genannte G-Rotorpumpen, Schrauben- oder Rollenzellen-Pumpen sein. Damit besitzen sowohl die eingesetzten Elektromotoren als auch die eingesetzten Pumpenstufen prinzipbedingt Drehmoment- oder Lastschwankungen über den Drehwinkel. Um einen zuverlässigen Start der mit der Kraftstoffpumpe versorgten Brennkraftmaschine sicherzustellen, wird bei heutigen Kraftstoffpumpen in der Anlaufphase innerhalb von 100 ms bis 300 ms ein Druckanstieg von null bis 4 bis 6 bar gefordert. Verfahren zum Betrieb solcher Kraftstoffpumpen sind in der Regel zur Einhaltung von Abgaswerten auf den schnellen Druckanstieg ausgelegt. Eine Berücksichtigung der Viskosität des Kraftstoffs ist nicht vorgesehen.
  • Dieselkraftstoff hat jedoch die Eigenschaft, dass bei Unterschreitung einer bestimmten Temperatur Parafine als Flocken ausgeschieden werden. Dies führt zu einer ansteigenden Viskosität des Kraftstoffs mit sinkender Temperatur. Oberhalb einer bestimmten Viskosität wird daher der vorgesehene Anlauf der Kraftstoffpumpe behindert, was zu einem Fehlstart der mit der Kraftstoffpumpe versorgten Brennkraftmaschine führt.
  • Aus dem Stand der Technik sind ferner folgende Druckschriften bekannt:
  • Die US 2011/0023833 A1 offenbart eine Kraftstoffpumpe 112, welche Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter zu einer Einspritzpumpe 104 fördert. Die Einspritzpumpe 104 wird von einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine angetrieben [0017] und ist mit einem Steuergerät 12 [0018] verbunden. Das Steuergerät vermag im Falle eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine die Einspritzpumpe zunächst in einen Modus versetzen, in welchem die Temperatur des Kraftstoffs ansteigt. Nach Erreichen einer vorgesehenen Temperatur und einem Vergleich der tatsächlichen zur erwarteten Kraftstoffförderung ( 3) wird in einen anderen Modus umgeschaltet. Wenn kein Kaltstart vorliegt, ist das Programm beendet und das schrittartige Ansteuern der Einspritzpumpe unterbleibt.
  • Die US 8 061 329 B2 offenbart die Ansteuerung einer Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der angelegten Spannung. Hierbei wird der Pumpendruck erfasst und in Abhängigkeit davon die Kraftstoffpumpe angesteuert.
  • Die JP 2004-019612 A offenbart eine Kraftstoffversorgungsanlage, bei der ein erzeugter Kraftstoffdruck gesteuert wird. Bei hohen Temperaturen und bei niedrigen Temperaturen wird ein höherer Druck erzeugt als bei regulären Temperaturen.
  • Hierdurch soll der Ausstoß von unverbrannten Verbindungen vermieden werden.
  • Die US 7 448 363 B1 offenbart ein Kraftstoffabgabesystem für einen Motor. Das Kraftstoffabgabesystem umfasst dabei ein Motorsteuerungsmodul, welches so konfiguriert ist, dass es die Kraftstoffpumpe auf der Grundlage eines erfassten Drucks und einer erfassten Temperatur steuert.
  • Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Kraftstoffpumpe der eingangs genannten Art so weiter zu betreiben, dass sie auch bei niedriger Temperatur eine ausreichende Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff sicherstellt. Weiterhin soll ein Verfahren zum Start der Kraftstoffpumpe geschaffen werden, welches eine ausreichende Förderung von Kraftstoff auch bei niedrigen Temperaturen sicherstellt.
  • Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Steuerelektronik einen Speicher für ein Niedertemperatur-Startprogramm und ein Standard-Startprogramm hat und mit einem Temperaturfühler verbunden ist und Auswahlmittel zur Auswahl des Startprogramms in Abhängigkeit von der Temperatur hat.
  • Durch diese Gestaltung weist die Steuerelektronik verschiedene Programme auf, mit denen die Kraftstoffpumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des Kraftstoffs gestartet werden kann. Daher kann bei niedrigen Temperaturen das Startprogramm auf das besonders sichere Anlaufverhalten ausgerichtet sein. Bei ausreichend hohen Temperaturen, kann das Startprogramm auf die geringeren Viskositätswerte des Kraftstoffes optimiert sein.
  • Der bauliche Aufwand zur Erfassung der Temperatur der Kraftstoffpumpe lässt sich gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn eine in der Steuerelektronik vorhandene Temperatursensorik als Temperaturfüh
  • ler ausgebildet ist. Durch diese Gestaltung lässt sich die meist ohnehin in den elektronischen Komponenten vorhandene Temperatursensorik heranziehen, so dass die Montage weiterer Bauteile vermieden wird. Aus den Werten der Temperatursensensorik lassen sich Rückschlüsse auf die Pumpentemperatur ziehen.
  • Vorhalte für Temperaturdifferenzen und unterschiedliche thermische Zeitkonstanten zwischen Elektronik und Pumpe sind unter Berücksichtigung des Betriebsprofils innerhalb dieser Zeitkonstante vorzusehen.
  • Der bauliche Aufwand zur Erfassung der Temperatur der Kraftstoffpumpe lässt sich besonders gering halten, wenn der ohmsche Widerstand eines Stranges des Elektromotors der Kraftstoffpumpe zur Bestimmung der Temperatur der Kraftstoffpumpe verwendet wird. Dieser ohmsche Widerstand verändert sich mit der Temperatur der Kraftstoffpumpe. Dies ist insbesondere gegeben, wenn die aktuelle Messung mit einer bei der ersten Initialisierung in einer Sonderbetriebsart der Elektronik gemachten Messung verglichen wird. Hierbei kann die Veränderung des ohmschen Widerstandes des Stranges besonders genau ermittelt werden, wenn die aktuelle Messung mit einem Initialwert verglichen wird. Der Initialwert lässt sich gemäß einer Sonderbetriebsart der Elektronik bei Erstbetriebsaufnahme messen.
  • Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung eines Verfahrens zum Start der Kraftstoffpumpe, welches eine ausreichende Förderung von Kraftstoff auch bei niedrigen Temperaturen sicherstellt, wird dadurch gelöst, dass durch die Steuerelektronik bei einer vorgesehenen niedrigen Temperatur des Kraftstoffs ein Niedertemperatur-Startprogramm und oberhalb der vorgesehenen niedrigen Temperatur ein Standard-Startprogramm ausgewählt wird.
  • Damit wird die Temperatur des Kraftstoffs in unterschiedlichen Startprogrammen berücksichtigt. Damit können die Startprogramme auf die Viskosität des Kraftstoffs ausgelegt werden. Dies führt zur Sicherstellung der Förderung des Kraftstoffs auch bei niedrigen Temperaturen.
  • In der Regel ist die dem Elektromotor zugeführte Stromstärke begrenzt, um den Elektromotor und die Steuerelektronik zu schützen. Dieser Schutz ist insbesondere bei hohen Temperaturen erforderlich. Ein zuverlässiger Anlauf der Kraftstoffpumpe lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ohne Gefahr der Beschädigung der Steuerelektronik und des Elektromotors sicherstellen, wenn im Niedertemperatur-Startprogramm eine höhere Stromstärke zur Bestromung des Elektromotors gewählt wird als im Standard-Startprogramm. Durch diese Gestaltung wird der Schutz des Elektromotors und der Steuerelektronik oberhalb der vorgesehenen niedrigen Temperatur ausreichend sichergestellt. Ein weiterer Vorteil der hohen Stromstärke besteht darin, dass sich die Kraftstoffpumpe besonders stark erwärmt, was zu einer Verringerung der Viskosität des Kraftstoffs führt.
  • In der Regel wird nach dem Start der Kraftstoffpumpe ein Betriebsprogramm zur Ansteuerung des Elektromotors ausgewählt. Bei einer hohen Viskosität des Kraftstoffs benötigt die Kraftstoffpumpe jedoch meist eine große Zeitspanne, um beispielsweise die vorgesehene Betriebsdrehzahl und die vorgesehene Förderleistung zu erreichen. Ein zu schnelles Umschalten auf das Betriebsprogramm lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung einfach vermeiden, wenn das Niedertemperatur-Startprogramm eine größere Zeitdauer hat als das Standard-Startprogramm.
  • Das Anlaufverhalten könnte beispielsweise kontinuierlich über die Temperatur variiert werden. Dieselkraftstoffe neigen jedoch unterhalb einer bestimmten Temperatur zu einem exponentiellen Anstieg der Viskosität. Daher gestaltet sich das Verfahren zum Betrieb der Kraftstoffpumpe gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders einfach, wenn als vorgesehene niedrige Temperatur eine Temperaturschwelle festgelegt wird und wenn insgesamt zwei temperaturabhängige Anlaufprogramme auswählbar sind. Nach einer Definition, nach der der Dieselkraftstoff noch förderfähig sein muss, ist dies die so genannte CFPP (Cold Filter Plugging Point) Temperatur. Vorzugsweise liegt die Temperaturschwelle, anhand der die Anlaufprogramme ausgewählt werden, geringfügig unterhalb der CFPP-Temperatur.
  • Das Verfahren zum Betrieb der Kraftstoffpumpe lässt sich besonders einfach durchführen, wenn die Temperatur der an dem Elektromotor angeordneten Steuerelektronik gemessen wird. Durch diese Gestaltung wird von der Temperatur der Steuerelektronik auf die Temperatur des Kraftstoffs rückgeschlossen. Daher werden erfindungsgemäß keine weiteren Temperaturfühler benötigt.
  • Zur weiteren Erhöhung der Betriebssicherheit der Kraftstoffpumpe trägt es gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung bei, wenn Fehlstarts der Kraftstoffpumpe erfasst werden und wenn unabhängig von der Temperatur des Kraftstoffs und oberhalb einer Anzahl der Fehlstarts das Niedertemperatur-Startprogramm gewählt wird.
  • Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur wieteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
    • 1 eine Kraftstoffpumpe zur Versorgung einer Brennkraftmaschine,
    • 2 schematisch ein Verfahren zum Start der Kraftstoffpumpe.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Motorsteuergerät 2 und mit einer Kraftstoffpumpe 3. Die Kraftstoffpumpe 3 hat eine von einem Elektromotor 4 angesteuerte Pumpenstufe 5 und eine Steuerelektronik 6 zur Ansteuerung des Elektromotors 4. Die Pumpenstufe 5 saugt Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter 7 an und fördert diesen zu der Brennkraftmaschine 1. Die Steuerelektronik 6 und das Motorsteuergerät 2 weisen eine Datenverbindung 8 auf. Weiterhin hat die Steuerelektronik 6 einen Speicher 9 für verschiedene Programme und einen Temperaturfühler 10. Die Kraftstoffpumpe 3 wird von Kraftstoff durchflossen, so dass der Temperaturfühler 10 der Steuerelektronik 6 die Temperatur des Kraftstoffs misst.
  • 2 zeigt schematisch ein Verfahren zum Starten der Kraftstoffpumpe 3. In einem ersten Schritt S1 erfolgt der Start des Verfahrens mit dem gewünschten Start der Brennkraftmaschine 1. Im Schritt S2 wird die Temperatur über den Temperaturfühler 10 gemessen. In Abhängigkeit von der Temperatur wird im Schritt S3 ein Startprogramm aus dem Speicher 9 ausgewählt und gestartet. Liegt die gemessene Temperatur unterhalb eines vorgesehenen Schwellenwertes, wird im Schritt S4 ein Niedertemperatur-Startprogramm gestartet. Nach Ablauf des Niedertemperatur-Startprogramms wird im Schritt S5 ein Betriebsprogramm zum Betrieb der Kraftstoffpumpe 3 gestartet. Liegt jedoch die Temperatur oberhalb des vorgesehenen Schwellenwertes, wird im Schritt S6 ein Standard-Startprogramm gestartet. Detektiert im Schritt S7 die Steuerelektronik 6 keinen Fehlstart, erfolgt der Übergang in das Betriebsprogramm. Bei Vorliegen von Fehlstarten der Kraftstoffpumpe 3 werden im Schritt S8 die Fehlstarts gezählt und, falls die Anzahl der Fehlstarts eine vorgesehene Summe überschreitet, im Schritt S9 das Niedertemperatur-Startprogramm gestartet. Anschließend wird in das Betriebsprogramm gewechselt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Motorsteuergerät
    3
    Kraftstoffpumpe
    4
    Elektromotor
    5
    Pumpenstufe
    6
    Steuerelektronik
    7
    Kraftstoffbehälter
    8
    Datenverbindung
    9
    Speicher
    10
    Temperaturfühler

Claims (6)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe (3) eines Kraftfahrzeuges insbesondere für Dieselkraftstoff bei dem eine Steuerelektronik (6) einen Elektromotor (4) mit elektrischem Strom versorgt und der Elektromotor (4) eine Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter (7) ansaugende Pumpenstufe (5) antreibt, wobei durch die Steuerelektronik (6) bei einer vorgesehenen niedrigen Temperatur des Kraftstoffs ein Niedertemperatur-Startprogramm und oberhalb der vorgesehenen niedrigen Temperatur ein Standard-Startprogramm ausgewählt wird, wobei der Ohmsche Widerstand eines Stranges des Elektromotors (4) der Kraftstoffpumpe (3) zur Bestimmung der Temperatur der Kraftstoffpumpe (3) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Messung des Ohmschen Widerstandes mit einer bei der ersten Initialisierung in einer Sonderbetriebsart der Elektronik gemachten Messung des Ohmschen Widerstandes verglichen wird.
  2. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Niedertemperatur-Startprogramm eine höhere Stromstärke zur Bestromung des Elektromotors (4) gewählt wird als im Standard-Startprogramm.
  3. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Niedertemperatur-Startprogramm eine größere Zeitdauer hat als das Standard-Startprogramm.
  4. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als vorgesehene niedrige Temperatur eine Temperaturschwelle festgelegt wird und dass insgesamt zwei temperaturabhängige Anlaufprogramme auswählbar sind.
  5. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der an dem Elektromotor (4) angeordneten Steuerelektronik (6) gemessen wird.
  6. Verfahren zum Betrieb einer Kraftstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Fehlstarts der Kraftstoffpumpe (3) erfasst werden und dass unabhängig von der Temperatur des Kraftstoffs und oberhalb einer Anzahl der Fehlstarts das Niedertemperatur-Startprogramm gewählt wird.
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