DE102014218819A1 - Method for monitoring a high-pressure pump - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren zum Überwachen einer Hochdruckpumpe (28) eines Kraftstoffversorgungssystems (10), ein solches Kraftstoffversorgungssystem (10) und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens vorgestellt. Bei dem Verfahren wird ein Signal eines Drucksensors (26) ausgewertet, um Auswirkungen der Hochdruckpumpe (28) auf den Vordruck in einem Niederdruckbereich (12) zu erfassen und auszuwerten und so einen Gehalt an Kraftstoffdampf in der Hochdruckpumpe (28) zu ermitteln.A method for monitoring a high-pressure pump (28) of a fuel supply system (10), such a fuel supply system (10) and an arrangement for carrying out the method are presented. In the method, a signal of a pressure sensor (26) is evaluated in order to detect and evaluate effects of the high-pressure pump (28) on the admission pressure in a low-pressure region (12) and thus to determine a content of fuel vapor in the high-pressure pump (28).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen einer Hochdruckpumpe in einem Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine und ein Kraftstoffversorgungssystem, das zur Durchführung des Verfahrens eingerichtet ist.The invention relates to a method for monitoring a high-pressure pump in a fuel supply system of an internal combustion engine and to a fuel supply system which is set up to carry out the method.
Stand der TechnikState of the art
Brennkraftmaschinen sind Wärmekraftmaschinen, die über einen Verbrennungsvorgang die chemische Energie eines Kraftstoffs in mechanische Energie umwandeln. In Kraftfahrzeugen eingesetzte Brennkraftmaschinen werden auch als Verbrennungsmotoren bezeichnet. Die Verbrennung findet in Brennräumen statt, die auch als Zylinder bezeichnet werden.Internal combustion engines are heat engines that convert the chemical energy of a fuel into mechanical energy via a combustion process. Internal combustion engines used in motor vehicles are also referred to as internal combustion engines. The combustion takes place in combustion chambers, which are also referred to as cylinders.
In Verbrennungsmotoren werden Kraftstoffversorgungssysteme verwendet, um Kraftstoff aus einem Kraftstoffbehälter mittels einer Kraftstoffpumpe zu einer Hochdruckpumpe zu fördern, die wiederum den Kraftstoff unter hohem Druck in einen Kraftstoffspeicher bzw. ein Rail pumpt. Unter Druck stehender Kraftstoff aus diesem Rail wird dann mit Einspritzdüsen in die Brennkammern, die Zylinder, der Brennkraftmaschine eingespritzt. Man unterscheidet zwischen dem Niederdruckbereich, in dem die Kraftstoffpumpe angeordnet ist, und dem Hochdruckbereich, in dem das Rail vorgesehen ist. Die Hochdruckpumpe stellt den Übergang vom Niederdruckbereich zum Hochdruckbereich dar.In internal combustion engines, fuel supply systems are used to deliver fuel from a fuel tank by means of a fuel pump to a high pressure pump, which in turn pumps the fuel under high pressure into a fuel tank or rail. Pressurized fuel from this rail is then injected with injectors into the combustion chambers, the cylinders, of the engine. A distinction is made between the low-pressure region in which the fuel pump is arranged and the high-pressure region in which the rail is provided. The high pressure pump represents the transition from the low pressure area to the high pressure area.
Es sind unterschiedliche Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung bekannt. Im Folgenden wird die Benzindirekteinspritzung (BDE) betrachtet, bei der der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Bei dieser sind Einspritzanlagen mit Bedarfs-Regelung bzw. -Steuerung bekannt, wobei der Kraftstoffvordruck dem Betriebspunkt angepasst wird. Dabei ist es notwendig, insbesondere bei hohen Kraftstofftemperaturen bzw. im Heißstart, den Betriebsdruck zur Vermeidung von Dampfbildung anzuheben. Neben dem Vorhalt für Komponentenstreuung im Kraftstoffversorgungssystem ist auch ein Vorhalt für unterschiedliche Kraftstoffe mit unterschiedlichen Dampfdrücken vorzusehen. Um diese Vorhalte zu reduzieren, wird zeitweise in Adaptionsphasen zu Testzwecken der Kraftstoffvordruck solange reduziert, bis das Signal des Hochdrucksensors Druckeinbrüche detektiert. Diese Druckeinbrüche werden durch erhöhten Kraftstoffdampfanteil in der Hochdruckpumpe hervorgerufen. Anschließend wird der Kraftstoffvordruck wieder soweit erhöht, dass im Normalbetrieb kein Dampf auftreten kann.Different methods of fuel injection are known. In the following, the gasoline direct injection (BDE) is considered, in which the fuel is injected directly into the combustion chamber. In this injection systems with demand control or control are known, the fuel pressure is adjusted to the operating point. It is necessary, especially at high fuel temperatures or in the hot start to raise the operating pressure to avoid steam formation. In addition to the provision for component scattering in the fuel supply system, provision must also be made for different fuels with different vapor pressures. In order to reduce these predictions, the fuel admission pressure is temporarily reduced during adaptation phases for test purposes until the signal from the high-pressure sensor detects pressure drops. These pressure drops are caused by increased fuel vapor content in the high-pressure pump. Subsequently, the fuel pressure is increased again so far that in normal operation no steam can occur.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 8 und eine Anordnung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens gemäß Anspruch 10 vorgestellt. Ausführungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.Against this background, a method having the features of
Bei dem beschriebenen Verfahren ist vorgesehen, mit Hilfe eines Kraftstoffniederdrucksensors frühzeitig Rückschlüsse über das Auftreten von Dampf in der Hochdruckpumpe, insbesondere in Adaptionsphasen, zu erhalten, und so das Verfahren, wonach in Adaptionsphasen der Kraftstoffvordruck reduziert wird, zu optimieren.In the described method, it is provided to obtain early conclusions about the occurrence of steam in the high-pressure pump, in particular in adaptation phases, with the aid of a low-pressure fuel sensor, and thus to optimize the method according to which the pilot fuel pressure is reduced in adaptation phases.
Die Erfindung sieht vor, das Signal eines Drucksensors im Niederdruckbereich, bspw. das Signal des Vordrucksensors, auszuwerten und so Rückschlüsse über das Vorliegen von Dampf in der Hochdruckpumpe zu ziehen.The invention provides for the signal of a pressure sensor in the low-pressure region, for example the signal of the admission pressure sensor, to be evaluated and thus to draw conclusions about the presence of steam in the high-pressure pump.
Es erfolgt somit eine Bewertung des Gehalts an Kraftstoffdampf in der Hochdruckpumpe anhand des Verhaltens eines Drucksensors im Niederdruckbereich.There is thus an evaluation of the content of fuel vapor in the high-pressure pump on the basis of the behavior of a pressure sensor in the low-pressure region.
Das vorgestellte Verfahren hat, zumindest in einigen der Ausführungen, eine Reihe von Vorteilen:
- – eine Vermeidung bzw. Reduktion von Dampf in der Hochdruckpumpe, insbesondere während der Adaptionsphasen, wird erreicht,
- – eine Verringerung des Verschleißes der Hochdruckpumpe ist zu erreichen,
- – es sind ggf. häufigere Adaption möglich,
- – es ist eine Erkennung der Kraftstoffqualität bzw. des Verdampfungsverhalten des aktuell vorliegenden Kraftstoffs möglich,
- – eine Reduktion von Vorhalten beim Kraftstoffvordruck kann erreicht werden,
- – eine Reduktion der elektrischen Leistung der Kraftstoffpumpe kann erreicht werden,
- – eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und des CO2-Ausstoßes ist zu erreichen.
- An avoidance or reduction of steam in the high-pressure pump, in particular during the adaptation phases, is achieved,
- A reduction of the wear of the high-pressure pump can be achieved
- - if necessary, more frequent adaptation is possible
- It is possible to detect the fuel quality or the vaporization behavior of the currently available fuel,
- A reduction of fuel supply presuppositions can be achieved
- A reduction of the electric power of the fuel pump can be achieved
- - A reduction of fuel consumption and CO 2 emissions can be achieved.
Durch eine genauere Erkennung des Kraftstoffverdampfungsverhaltens sind weitere Vorteile zu erzielen. So kann ein Hinweis zur Ethanolgehaltssensierung bei FlexFuel-Systemen, d. h. Systeme, die mit unterschiedlichen Kraftstofftypen betrieben werden können, entweder zur Ethanolgehaltsbestimmung oder zur Diagnose eines Ethanolsensors gewonnen werden. Weiterhin kann eine Tankentlüftungsstrategie durch eine genauere ModelIierung der AKF-Beladung (AKF: Aktivkohlefilter) und eine genauere Priorisierung der Notwendigkeit von AKF-Spül-Phasen optimiert werden.More accurate detection of the fuel vaporization behavior provides further benefits. Thus, an indication of ethanol content sensing in FlexFuel systems, i. H. Systems that can run on different types of fuel can be obtained either for ethanol content determination or to diagnose an ethanol sensor. Furthermore, a tank venting strategy can be optimized by more accurate modeling of the AKF load (ACF: Activated Carbon Filter) and a more accurate prioritization of the need for ACF purge phases.
Weiterhin wird ein schnelleres Aufsteuern des Tank-Entlüftungsventils (TEV) und somit ggf. eine Verkürzung der Tankentlüftungsphasen möglich. Im Einzelfall können weitere Hilfsmaßnahmen, wie bspw. der Einsatz eines HC-Sensors (HC: Kohlenwasserstoffe), vermieden werden. Furthermore, a faster opening of the tank-venting valve (TEV) and thus, if necessary, a shortening of the tank venting phases becomes possible. In individual cases, further auxiliary measures, such as, for example, the use of an HC sensor (HC: hydrocarbons), can be avoided.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend 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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.
Das Motorsteuergerät
Bei dem Verfahren wird über die Kraftstoffpumpe
Das Signal, das durch die zweite Kurve
Das Verfahren kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder auch immer nach bestimmten Ereignissen, bspw. einem Tanken, durchgeführt werden.The method can be carried out at regular time intervals or always after certain events, for example a refueling.
Zu Adaptionszwecken wird der Sollwert des Kraftstoffvordrucks (erste Kurve
In der Abbildung ist ferner zu erkennen, dass der Kraftstoffvordruck vor der Hochdruckpumpe (zweite Kurve
Durch den Drucksensor im Niederdruckbereich kann damit genauer das erste Auftreten von Dampf in der Hochdruckpumpe abgeleitet werden und damit eine eventuelle Komponentenschädigung vermieden werden. Dazu müssen die Druckmesswerte des Drucksensors im Niederdruckbereich in geeigneter Weise erfasst werden und auf die Schwankungsbreite oder eine andere geeignete Größe analysiert werden. Bei Unterschreitung eines Schwellwerts, wird die Adaption dann abgebrochen und dient als Maß für den vorliegenden Dampfdruck des Kraftstoffs. Wenn die Adaption an mehreren Arbeitspunkten, wie bspw. bei unterschiedlichen Temperaturen, durchgeführt wird, kann die Dampfdruckkurve des vorliegenden Kraftstoffs geschätzt werden.By means of the pressure sensor in the low-pressure range, the first occurrence of steam in the high-pressure pump can thus be more accurately derived and thus possible component damage avoided. For this purpose, the pressure readings of the pressure sensor in the low-pressure region must be suitably detected and analyzed for the fluctuation range or another suitable variable. If it falls below a threshold value, the adaptation is then interrupted and serves as a measure of the present vapor pressure of the fuel. If the adaptation is performed at several operating points, such as at different temperatures, the vapor pressure curve of the fuel present can be estimated.
Als Drucksensor kann ein Vordrucksensor verwendet werden, der der Kraftstoffpumpe zugeordnet ist. Üblicherweise ist dieser ohnehin vorhanden, so dass kein zusätzliches Bauteil erforderlich ist.As a pressure sensor, a pre-pressure sensor can be used, which is assigned to the fuel pump. Usually, this is present anyway, so that no additional component is required.
Durch das genauere Erkennen des Verdampfungsverhaltens lassen sich weiter systemische Vorteile, wie z. B. eine Optimierung der Tankentlüftungsstrategie und eine Gewinnung eines Hinweises bzw. Indizes für die Ethanolgehaltsbestimmung, erzielen.By the more accurate recognition of the evaporation behavior can be further systemic advantages, such. B. an optimization of the tank ventilation strategy and obtaining a hint or indices for ethanol content determination achieve.
Das vorgestellte Verfahren kann in allen Fahrzeugen mit Benzindirekteinspritzung eingesetzt werden. Besonders günstig sind die Voraussetzungen bei geregelten bzw. gesteuerten Kraftstoffversorgungssystemen insbesondere dann, wenn ohnehin ein Kraftstoffdrucksensor im Niederdruckbereich verbaut ist.The presented method can be used in all vehicles with gasoline direct injection. The conditions for regulated or controlled fuel supply systems are particularly favorable, in particular if a fuel pressure sensor in the low-pressure region is installed anyway.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018077620A1 (en) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for determining the quality of liquid fuel |
CN116146478A (en) * | 2023-04-17 | 2023-05-23 | 长春工业大学 | Intelligent detection table and detection method for fuel pump of aero-engine |
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2014
- 2014-09-18 DE DE102014218819.9A patent/DE102014218819A1/en not_active Withdrawn
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