DE102014217443A1

DE102014217443A1 - Prüfablauf für Hochdruckpumpen

Info

Publication number: DE102014217443A1
Application number: DE102014217443.0A
Authority: DE
Inventors: Thilo Bareuther; Joachim Goeser; Martin Maier; Karl-Martin Kutteruf; Reinhard Hoss; Dirk Doerhoefer; Markus Vogel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2016-03-03
Also published as: CN106574594A; EP3189228A1; US20170254307A1; WO2016034315A1; US10012198B2; BR112017002907A2

Abstract

Ein Verfahren zum Prüfen einer Hochdruckpumpe (8), insbesondere eine Hochdruckpumpe, die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, umfasst, die Hochdruckpumpe (8) vor dem Einschalten mit einem Fluid zu befüllen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Prüfablauf für Hochdruckpumpen, insbesondere für Hochdruckpumpen, die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen sind.
Stand der Technik
Die bisher bekannten Prüfabläufe für Hochdruckpumpen, die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen sind, sogenannte „Common-Rail-Pumpen“, starten mit dem Einschalten der Prüfölversorgung. Unmittelbar danach wird die Hochdruckpumpe gestartet, bzw. mit Drehzahl beaufschlagt. Die Hochdruckpumpe fördert das Prüföl in einen Hochdruckspeicher („Common Rail“), dessen Innendruck beim Start („Ruhedruck“) zwischen 0 und 70 bar beträgt. Dieser Ruhedruck richtet sich nach der Ausführung der Druckregelventile am Hochdruckspeicher.
Nachdem die Solldrehzahl erreicht ist, startet die Druckregelung durch Bestromen der Druckregelventile, die den Austrittsquerschnitt des Hochdruckspeichers dem Solldruck entsprechend verändern / einstellen. Vor einem Prüfschrittwechsel, der mit eine Änderung der Drehzahl der Hochdruckpumpe verbunden ist, werden die Druckregelventile aus Sicherheitsgründen stromlos geschaltet, um einen unbeabsichtigten Druckanstieg im Hochdruckspeicher zu vermeiden, oder der Druck im Hochdruckspeicher wird auf 0 bar heruntergefahren. Nachdem die Hochdruckpumpe die nächste Solldrehzahl erreicht hat, wird der Druck im Hochdruckspeicher durch geeignetes Ansteuern der Druckregelventile erneut auf den nun gewünschten (neuen) Wert eingestellt.
Beim Anfahren von Prüfschritten wird eine Zumesseinheit (ZME) der Hochdruckpumpe den Prüfvorgaben entsprechend mit dem vorgesehenen Strom beaufschlagt. Die ZME regelt die Zulaufmenge für die Hochdruckerzeugung im Niederdruckkreislauf der Hochdruckpumpe. Die Fördermenge der Hochdruckpumpe wird in jedem Prüfschritt gemessen und ist das Prüfkriterium der Hochdruckpumpe.
Offenbarung der Erfindung
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Zuverlässigkeit eines Prüfablaufs für Hochdruckpumpen zu verbessern und den Verschleiß der Hochdruckpumpe während des Prüfablaufs zu reduzieren.
Ein Verfahren zum Prüfen einer Hochdruckpumpe, insbesondere eine Hochdruckpumpe, die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, umfasst den Schritt, die Hochdruckpumpe mit Fluid zu befüllen, bevor sie eingeschaltet wird. Indem die Hochdruckpumpe mit Fluid gefüllt wird, bevor sie eingeschaltet wird, wird sichergestellt, dass die Hochdruckpumpe von Beginn ihres Betriebs an durch das Fluid geschmiert ist, wodurch ihr Verschleiß reduziert wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, die Hochdruckpumpe erst einzuschalten, nachdem an den Ausgängen der Hochdruckpumpe eine Rücklaufmenge und/oder eine Fördermenge gemessen worden sind. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Hochdruckpumpe mit einer ausreichenden Fluidmenge gefüllt ist, bevor sie eingeschaltet wird.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, durch Betreiben der Hochdruckpumpe einen Hochdruckspeicher mit Fluid zu befüllen und einen Ausgang bzw. Auslass des Hochdruckspeichers bereits vor dem Einschalten der Hochdruckpumpe, beispielsweise durch ein geeignetes Ventil, zu drosseln.
Das Verfahren kann insbesondere umfassen, ein Auslassventil, das am Auslass des Hochdruckspeichers vorgesehen ist, um den Fluiddruck um Hochdruckspeicher einzustellen, bereits vor dem Einschalten der Hochdruckpumpe zu bestromen und so den Auslass des Hochdruckspeichers bereits vor dem Einschalten der Hochdruckpumpe zu drosseln.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, den Druck im Hochdruckspeicher auch bei einem Wechsel des Prüfschrittes nicht unter einen vorgegebenen Mindestdruck, insbesondere einen Druck von 200 bar, abzusenken.
Durch Aufrechterhalten eines erhöhten Drucks im Hochdruckspeicher, der am Ausgang der Hochdruckpumpe angeschlossen ist, wird der Rollenstößel des Pumpmechanismus der Hochdruckpumpe auf seine Nocke gepresst. Dadurch wird das "Schleifen" der Rolle auf dem Nocken beim Anlaufen der Hochdruckpumpe minimiert und Reibstellen, die einen erhöhten Verschleiß zur Folge hätten, werden vermieden. Der Kontakt zwischen der Rolle und der Nocke wird verbessert, wodurch das System unempfindlicher gegen Schmutz oder sonstige Störungen ist.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, den Druck auf der Hochdruck- bzw. Ausgangsseite der Hochdruckpumpe, insbesondere den Druck im Hochdruckspeicher, zu messen und eine Druckregelung zu aktivieren, wenn der Druck einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Auf diese Weise wird verhindert, dass der Hochdruckspeicher, das Druckregelventil und/oder die Hochdruckpumpe durch einen zu hohen Druck beschädigt werden.
In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren, eine Zumesseinheit der Hochdruckpumpe, insbesondere nach dem Warmlaufen der Hochdruckpumpe und vor dem Beginn des eigentlichen Prüfverfahrens, über einen vorgegebenen Zeitraum mit einer Frequenz im Bereich zwischen 1 Hz und 10 Hz, insbesondere 2 Hz, anzusteuern, um die Hochdruckpumpe zu entlüften und Fehlmessungen, die sich daraus ergeben können, dass Luft in der Hochdruckpumpe eingeschlossen ist, zu vermeiden.
Darüber hinaus wird auf diese Weise eine Hysterese des Zumesseinheit minimiert, da träges Verhalten der Zumesseinheit, das seine Ursache z.B. in einem Verharzen nach einem längeren Stillstand und/oder einer längeren Lagerung haben kann, durch die beschriebene getaktete Ansteuerung verhindert wird.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Prüfen einer Hochdruckpumpe, insbesondere einer Hochdruckpumpe, die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, mit
einem Fluidspeicher, der zum Bereitstellen eines Fluids ausgebildet ist, das zum Prüfen der zu prüfenden Hochdruckpumpe verwendet wird;
einer Niederdruckpumpe, die ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher in die zu prüfende Hochdruckpumpe zu fördern;
einem Hochdruckspeicher, der mit einem Hochdruck-Ausgang der Hochdruckpumpe verbunden ist;
einem Druckregelventil, das ausgebildet ist, um den Druck im Hochdruckspeicher zu regeln; und
einer Steuervorrichtung, die ausgebildet ist, die Niederdruckpumpe, die zu prüfende Hochdruckpumpe und das Druckregelventil derart anzusteuern, dass die Prüfvorrichtung ein erfindungsgemäßes Prüfverfahren durchführt.
Die Vorrichtung kann insbesondere wenigstens einen Durchfluss- und/oder Drucksensor aufweisen, der ausgebildet ist, die Durchflussmenge und/oder den Druck von Fluid, dass von der Hochdruckpumpe gefördert worden ist, zu messen und das Messergebnis der Steuervorrichtung zur Verfügung zu stellen, so dass die Steuervorrichtung das Prüfverfahren unter Berücksichtigung der von dem wenigstens einen Durchfluss- und/oder Drucksensor gemessenen Durchfluss- und/oder Druckwerte steuern bzw. regeln kann.
Figurenbeschreibung
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, die in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Prüfvorrichtung 1 für eine Hochdruckpumpe 8 zeigt, näher erläutert.
Die Prüfvorrichtung 1 umfasst einen Tank 2 zur Speicherung und Bereitstellung eines Fluids („Prüföl“), das dem Tank 2 im Betrieb von einer Niederdruckpumpe 4 entnommen und durch eine Niederdruckleitung 26, die am Ausgang der Niederdruckpumpe 4 angeschlossen ist, der zu prüfenden Hochdruckpumpe 8 zugeführt wird. Die Hochdruckpumpe 8 umfasst an ihrem Eingang, der mit der Niederdruckleitung 26 verbunden ist, eine Zumesseinheit 6, die ausgebildet ist, der Hochdruckpumpe 8 das von der Niederdruckpumpe 4 geförderte Fluid dosiert zuzuführen.
Die Ausgangsseite der Hochdruckpumpe 8 ist über eine Hochdruckleitung 24 mit einem Hochdruckspeicher („common rail“) verbunden, der im Betrieb von der Hochdruckpumpe 8 mit Fluid befüllt wird.
Die Hochdruckpumpe 8 weist zusätzlich eine erste Rücklaufleitung 16 auf, die es ermöglicht, überschüssiges Fluid, das zum Kühlen und Schmieren der Hochdruckpumpe 8 verwendet, aber nicht dem Hochdruckspeicher 10 zugeführt wird, in den Tank 2 zurückzuführen.
An einem Ausgang/Auslass des Hochdruckspeichers 10 ist wenigstens ein Druckregelventil 14 vorgesehen, das es ermöglicht, durch Verändern des Querschnitts des Auslasses des Hochdruckspeichers 10 den Fluiddruck im Hochdruckspeicher 10 auf einen gewünschten Wert einzustellen.
Eine Ausgangsseite des Druckregelventils 14 ist mit einer zweiten Rücklaufleitung 22 verbunden, durch die das Fluid aus dem Hochdruckspeicher 10 in den Tank 2 zurückgeführt wird.
Eine Steuervorrichtung 20 ist über Steuerleitungen 5, 7, 9, 15, die elektrisch, mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch ausgebildet sein können, mit der Niederdruckpumpe 4, der Zumesseinheit 6, der Hochdruckpumpe 8 und dem Druckregelventil 14 verbunden und eingerichtet, diese Komponenten im Betrieb über die Steuerleitungen 5, 7, 9, 15 so anzusteuern, dass die Prüfvorrichtung 1 das gewünschte Prüfverfahren durchführt.
Zusätzlich ist an der Hochdruckleitung 24 und/oder am Hochdruckspeicher 10 wenigstens ein Sensor 12 vorgesehen, der den Druck und/oder den Durchfluss des Fluids in der Hochdruckleitung 24 misst und das Ergebnis der Steuervorrichtung 20 zur Verfügung stellt.
An den beiden Rücklaufleitungen 16, 22 ist darüber hinaus jeweils ein Rücklaufsensor 18, 28 vorgesehen, der den Druck und/oder den Durchfluss durch die jeweilige Rücklaufleitung 16, 22 misst und seine Messergebnisse der Steuervorrichtung 20 zur Verfügung stellt.
Bevor die Hochdruckpumpe 8 gestartet wird, wird sie durch Betreiben der Niederdruckpumpe 4 mit Fluid aus dem Tank 2 gefüllt. Dazu wird von der Niederdruckpumpe 4 ein Fluiddruck erzeugt, der größer als der Öffnungsdruck der internen Ventile der Hochdruckpumpe 8 ist. Erst wenn durch die Sensoren 12, 18 an den Ausgängen der Hochdruckpumpe 8 eine Fördermenge und/oder eine Rücklaufmenge gemessen wird, wird die Hochdruckpumpe 8 gestartet.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Kontaktstelle zwischen der Nocke und der Rolle des Pumpmechanismus der Hochdruckpumpe 8 mit Fluid benetzt ist, bevor die Hochdruckpumpe 8 gestartet wird, so dass die Schmierung der Hochdruckpumpe 8 gewährleistet ist und insbesondere ein Schleifen der Rolle beim Anlaufen der Hochdruckpumpe 8 zuverlässig vermieden wird.
Bereits vor dem Anlaufen der Hochdruckpumpe 8 wird das Druckregelventil 14 mit Strom beaufschlagt und dadurch zumindest teilweise geschlossen, so dass beim Anlaufen der Hochdruckpumpe 8, insbesondere bereits nach einer halben Umdrehung der Hochdruckpumpe 8, im Hochdruckspeicher 10 ein erhöhter Druck von beispielsweise 200 bar entsteht.
Sobald der Druck im Hochdruckspeicher 10 bzw. in der Hochdruckleitung 24 einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wird die Regelung auf eine genaue Druckregelung umgestellt, um den gewünschten Druck im Hochdruckspeicher 10 einzustellen. Auch durch diese Maßnahme wird die Schmierung der Hochdruckpumpe 8 verbessert und das Reiben der Rolle auf der Nocke beim Anlaufen der Hochdruckpumpe 8 minimiert. Darüber hinaus wird der Kontakt zwischen der Rolle und der Nocke verbessert, wodurch die Hochdruckpumpe 8 unempfindlicher gegen Schmutz oder sonstige Störungen ist.
Bei einem Wechsel zwischen verschiedenen Prüfschritten, die mit einer unterschiedlichen Drehzahl der Hochdruckpumpe 8 und/oder einem unterschiedlichen Druck im Hochdruckspeicher 10 verbunden sind, wird der Druck im Hochdruckspeicher 10 und in der Hochdruckleitung 24 nicht unter einen vorgegebenen Mindestdruck von beispielsweise 200 bar abgesenkt, um eine ausreichende Schmierung der Hochdruckpumpe 8 aufrecht zu erhalten und das Reiben der Rolle auf der zugehörigen Nocke zu minimieren.
Nach dem Warmlaufen der Hochdruckpumpe 8 wird die Zumesseinheit 6 noch vor dem Beginn des eigentlichen Prüfverfahrens getaktet angesteuert, beispielsweise mit einer Frequenz im Bereich von 1 Hz bis 10 Hz, insbesondere 2 Hz. Durch ein getaktetes Ansteuern der Zumesseinheit 6 wird die Hochdruckpumpe 8 entlüftet und Fehlmessungen, die von Luft verursacht werden können, die in der Hochdruckpumpe 8 eingeschlossen ist, werden vermieden. Darüber hinaus wir eine unerwünschte Hysterese der Zumesseinheit 6 minimiert, da ein träges Verhalten der Zumesseinheit 6, z. B. aufgrund eines Verharzens der Lager, durch die Taktung verhindert wird.
Im Ergebnis wird der Verschleiß der zu prüfenden Hochdruckpumpe 8 reduziert und es werden zuverlässig und mit hoher Genauigkeit reproduzierbare Messergebnisse erzeugt.

Claims

Verfahren zum Prüfen einer Hochdruckpumpe (8), insbesondere einer Hochdruckpumpe (8), die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst, die Hochdruckpumpe (8) vor dem Einschalten mit einem Fluid zu befüllen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst, die Hochdruckpumpe (8) erst einzuschalten, nachdem an den Ausgängen der Hochdruckpumpe (8) eine Rücklaufmenge und/oder eine Fördermenge gemessen worden sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren umfasst, einen Hochdruckspeicher (10) durch die Hochdruckpumpe (8) zu befüllen und den Auslass des Hochdruckspeichers (10) bereits vor dem Einschalten der Hochdruckpumpe (8) zu drosseln.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Verfahren umfasst, ein Druckregelventil (14), das an einem Auslass des Hochdruckspeichers (10) vorgesehen ist, bereits vor dem Einschalten der Hochdruckpumpe (8) zu bestromen, um den Auslass des Hochdruckspeichers (10) bereits vor dem Einschalten der Hochdruckpumpe (8) zu drosseln.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Verfahren umfasst, den Druck im Hochdruckspeicher (10) zu messen und eine Druckregelung zu aktivieren, wenn der Druck im Hochdruckspeicher (10) einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, den Druck im Hochdruckspeicher (10) auch bei einem Wechsel des Prüfschrittes, insbesondere bei einer Änderung des Solldrucks, nicht unter einen vorgegebenen Mindestdruck, insbesondere einen Druck von 200 bar, abzusenken.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren umfasst, eine Zumesseinheit (6) der Hochdruckpumpe (8) mit einer Frequenz von 1 Hz bis 10 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 2 Hz, anzusteuern.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Verfahren umfasst, die Zumesseinheit (6) der Hochdruckpumpe (8) vor Beginn der Prüfschritte mit einer Frequenz von 1 Hz bis 10 Hz, insbesondere mit einer Frequenz von 2 Hz, anzusteuern.
Vorrichtung (1) zum Prüfen einer Hochdruckpumpe (8), insbesondere einer Hochdruckpumpe (8), die zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor vorgesehen ist, mit einem Fluidspeicher (2), der zum Bereitstellen eines Fluids ausgebildet ist; einer Niederdruckpumpe (4), die ausgebildet ist, Fluid aus dem Fluidspeicher (2) in eine zu prüfende Hochdruckpumpe (8) zu fördern; einem Hochdruckspeicher (10), der mit einem Hochdruck-Ausgang der Hochdruckpumpe (8) verbunden ist; einem Druckregelventil (14), das ausgebildet ist, den Druck im Hochdruckspeicher (10) zu regeln; und einer Steuervorrichtung (20), die ausgebildet ist, die Niederdruckpumpe (4), die zu prüfende Hochdruckpumpe (8) und das Druckregelventil (14) anzusteuern; dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (20) ausgebildet ist, die Niederdruckpumpe (4), die zu prüfende Hochdruckpumpe (8) und das Druckregelventil (14) derart anzusteuern, dass die Vorrichtung (1) ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Vorrichtung (1) zum Prüfen einer Hochdruckpumpe (8) nach Anspruch 9, wobei die Vorrichtung (1) wenigstens einen Durchfluss- und/oder Drucksensor (12, 18, 28) aufweist, der ausgebildet ist, die Durchflussmenge und/oder den Druck von Fluid, dass von der Hochdruckpumpe (8) gefördert worden ist, zu messen und das Messergebnis der Steuervorrichtung (20) zur Verfügung zu stellen.