DE102014219459A1

DE102014219459A1 - Hochdruck-kraftstoffpumpensteuerung zur reduzierung von tickgeräuschen im leerlauf

Info

Publication number: DE102014219459A1
Application number: DE102014219459.8A
Authority: DE
Inventors: Ross Dykstra Pursifull; Paul Zeng
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-04-02
Also published as: RU153008U1; CN104514658A; US10718301B2; US20150090227A1; CN104514658B

Abstract

Ein Verfahren zum Betreiben eines mit dem Einlassventil einer Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelten Magnetventils umfasst Anpassen einer elektrischen Anzugsenergie des Magnetventils auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe.

Description

Viele Brennkraftmaschinen verwenden Benzin-Direkteinspritzung (BDE), um den Leistungswirkungsgrad und den Bereich, über den der Kraftstoff dem Zylinder zugeführt werden kann, zu vergrößern. BDE-Kraftstoffeinspritzdüsen können zur Einspritzung Hochdruckkraftstoff erfordern, um zur effizienteren Verbrennung eine verbesserte Zerstäubung zu erzeugen. In vielen BDE-Anwendungen kann eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe eingesetzt werden, um den Druck des den Kraftstoffeinspritzdüsen zugeführten Kraftstoffs zu erhöhen. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe kann ein magnetbetätigtes "Überlaufventil" (ÜV) oder einen Kraftstoffvolumenregler (KVR) enthalten, das dahingehend betätigt werden kann, den Kraftstoffstrom zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe zu regeln. Während des Betriebs der Hochdruck-Kraftstoffpumpe kann die Betätigung des ÜV Geräusche/Schwingungen/Rauigkeit (NVH – Noise/Vibration/Harshness) verursachen.
Bei herkömmlichen Fahrzeugsystemen wird ein Verfahren angewandt, das als "reduzierter Magnetstrom" bzw. "recur" bekannt ist, um die oben beschriebenen NVH zu reduzieren. Das "recur"-Verfahren legt einen vorbestimmten niedrigen Strompegel an das ÜV an, der gerade ausreicht, um die Bewegung des Magneten zu veranlassen, wonach der dem ÜV zugeführte Strompegel schnell auf einen Haltestrom reduziert wird. Darüber hinaus werden komplexe Vorwärtskopplungs- oder Rückkopplungssteuerstrategien mit sehr hohen Verarbeitungsfrequenzen auf der Basis der Messung des dem ÜV zugeführten Stroms verwendet, um den vorbestimmten niedrigen Strompegel zu messen oder zu bestimmen.
Die vorliegenden Erfinder haben potenzielle Probleme bei diesem Ansatz erkannt. Es besteht nämlich die Gefahr, dass der vorbestimmte niedrige Strompegel zum ÜV nicht ausreicht, um die zuverlässige Öffnung des ÜV über einen Bereich von Kraftmaschinen- und Kraftstoffsystembedingungen zu veranlassen. Zudem ist die Ausrüstung von Antriebsstrang-Steuergeräten (PCMs) mit den Schaltungen zur komplexen Verarbeitung mit sehr hohen Verarbeitungsfrequenzen auf der Basis des dem ÜV zugeführten Stroms kostspielig und bei den PCMs mancher Fahrzeugsysteme nicht möglich.
Ein Ansatz, der die obigen Probleme mindestens zum Teil überwindet und das technische Ergebnis der Reduktion der mit dem Betrieb des ÜV einhergehenden NVH erzielt, umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils, das mit einer Kraftstoffpumpe mit Direkteinspritzung gekoppelt ist, umfassend Anpassen einer elektrischen Anzugsenergie des Magnetventils auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe. In einem Beispiel sind derartige Anpassungen der elektrischen Anzugsenergie vom erfassten Strom des ÜV unabhängig. Auf diese Weise ist es möglich, die Systemleistung durch Bereitstellen eines ausreichenden ÜV-Stroms mit Rückkopplung zu verbessern, um die Aufrechterhaltung eines erhöhten volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe zu ermöglichen, während NVH reduziert werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung Bestimmen eines volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe einer mit einem Magnetventil gekoppelten Kraftstoffeinspritzpumpe umfassen, und als Reaktion auf den bestimmten volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe, Anpassen eines oder mehrerer Ventilanzugsstromprofile, die an das Magnetventil angelegt werden.
Bei einer anderen Ausführungsform kann ein Fahrzeugsystem eine Kraftmaschine, ein Kraftstoffsystem mit einem Magnetventil, das mit einer Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, wobei das Kraftstoffsystem Kraftstoff direkt in die Kraftmaschine einspritzt, und ein Steuergerät mit Anweisungen, die zur Anpassung einer Ventilanzugsstrom-Rampenrate des Magnetventils auf der Basis eines Wirkungsgrads der Kraftstoffpumpe ausführbar sind, wobei das Anpassen nur als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, durchgeführt wird, umfassen. Es versteht sich, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt wird, um eine Auswahl von Konzepten, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden, in vereinfachter Form vorzustellen. Sie soll keine Hauptmerkmale oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands aufzeigen, dessen Schutzumfang allein durch die Ansprüche definiert wird, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Zudem beschränkt sich der beanspruchte Gegenstand nicht auf Realisierungen, die die oben oder in einem anderen Teil dieser Offenbarung genannten Nachteile lösen.
1 zeigt ein Schemadiagramm eines beispielhaften Kraftstoffsystems, das mit einer Kraftmaschine gekoppelt ist.
2 zeigt ein Schemadiagramm eines Magnetventils, das mit einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe des Kraftstoffsystems von 1 gekoppelt ist.
3 zeigt eine beispielhafte Ansaug- und Fördersequenz einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe des Kraftstoffsystems von 1.
4 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Betreiben eines mit einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelten Magnetventils.
5 zeigt ein Flussdiagramm für ein beispielhaftes Verfahren zum Berechnen des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe.
6 zeigt eine beispielhafte Zeitleiste zum Betreiben eines mit einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelten Magnetventils.
7 zeigt eine beispielhafte Zeitleiste zum Betreiben eines mit einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelten Magnetventils.
1 zeigt ein Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung 100, das mit einer Brennkraftmaschine 110 gekoppelt ist, die als Antriebssystem für ein Fahrzeug konfiguriert sein kann. Die Brennkraftmaschine 110 kann mehrere Brennräume oder Zylinder 112 umfassen. Kraftstoff kann den Zylindern 112 über im Zylinder angeordnete Direkteinspritzdüsen 120 direkt zugeführt werden. Wie in 1 schematisch dargestellt, kann die Kraftmaschine 110 Einlassluft empfangen und Produkte des verbrannten Kraftstoffs auslassen. Die Kraftmaschine 110 kann eine Kraftmaschine geeigneten Typs enthalten, einschließlich eines Benzin- oder Dieselmotors.
Kraftstoff kann der Kraftmaschine 110 durch ein Kraftstoffsystem, das allgemein bei 150 angegeben ist, über Einspritzdüsen 120 zugeführt werden. In diesem speziellen Beispiel weist das Kraftstoffsystem 150 einen Kraftstoffvorratstank 152, um den Kraftstoff an Bord des Fahrzeugs zu speichern, eine Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck 130 (z.B. eine Kraftstoffhubpumpe), eine Kraftstoffpumpe mit höherem Druck oder Kraftstoffeinspritzpumpe 140, einen Kraftstoffzuteiler 158 und verschiedene Kraftstoffkanäle 154 und 156 auf. Im Beispiel, das in 1 gezeigt wird, führt der Kraftstoffkanal 154 Kraftstoff von der Pumpe mit niedrigerem Druck 130 zur Kraftstoffeinspritzpumpe 140, und der Kraftstoffkanal 156 führt Kraftstoff von der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 zum Kraftstoffzuteiler 158.
Der Kraftstoffzuteiler 158 kann Kraftstoff zu jeder von einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen 120 verteilen. Jede der Vielzahl von Kraftstoffeinspritzdüsen 120 kann in einem entsprechenden Zylinder 112 der Kraftmaschine 110 angeordnet sein, sodass während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen 120 Kraftstoff direkt in jeden entsprechenden Zylinder 112 eingespritzt wird. Alternativ (oder zusätzlich) dazu kann die Kraftmaschine 110 Kraftstoffeinspritzdüsen enthalten, die am Einlassport jedes Zylinders angeordnet sind, sodass während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzdüsen Kraftstoff in den Einlassport jedes Zylinders eingespritzt wird. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die Kraftmaschine 110 vier Zylinder. Es versteht sich jedoch, dass die Kraftmaschine eine andere Anzahl von Zylindern enthalten kann.
Die Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck 130 kann durch ein Steuergerät 170 betrieben werden, um der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 über den Kraftstoffkanal 154 Kraftstoff zuzuführen. Die Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck 130 kann als eine sogenannte Kraftstoffhubpumpe konfiguriert sein. Beispielsweise kann die Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck 130 einen elektrischen Pumpenmotor enthalten, wodurch der Druckanstieg über die Pumpe und/oder der Volumendurchsatz durch die Pumpe durch Verändern der elektrischen Energie, die dem Pumpenmotor zugeführt wird, gesteuert werden kann, wodurch die Motordrehzahl erhöht oder verringert wird. Wenn zum Beispiel das Steuergerät 170 die elektrische Energie, die der Pumpe 130 zugeführt wird, reduziert, können der Volumendurchsatz und/oder der Druckanstieg über die Pumpe reduziert werden. Der Volumendurchsatz und/oder Druckanstieg über die Pumpe können erhöht werden, indem die elektrische Energie, die der Pumpe 130 zugeführt wird, erhöht wird. Beispielsweise kann die elektrische Energie, die dem Motor der Pumpe mit niedrigerem Druck zugeführt wird, von einer Lichtmaschine oder einer anderen Energiespeichervorrichtung an Bord des Fahrzeugs (nicht gezeigt) erhalten werden, wodurch das Steuersystem die elektrische Last, die zur Speisung der Pumpe mit niedrigerem Druck verwendet wird, steuern kann. Durch Verändern der Spannung und/oder des Stroms, die/der der Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck zugeführt werden, wie bei 182 angegeben, kann der Durchsatz und der Druck des der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 und schließlich dem Kraftstoffzuteiler zugeführten Kraftstoffs durch das Steuergerät 170 angepasst werden.
Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 130 kann mit einem Rückschlagventil 104 strömungsgekoppelt sein, um die Kraftstoffzufuhr zu ermöglichen und den Kraftstoffleitungsdruck aufrechtzuerhalten. Insbesondere enthält das Rückschlagventil 104 einen Kugel-Feder-Mechanismus, der bei einem bestimmten Druckdifferenzial sitzt und abdichtet, um Kraftstoff stromabwärts zuzuführen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Kraftstoffsystem 150 eine Reihe von Rückschlagventilen enthalten, die mit der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 130 strömungsgekoppelt sind, um den Rücklauf des Kraftstoffs stromaufwärts der Ventile weiter zu verhindern. Das Rückschlagventil 104 ist mit einem Filter 106 strömungsgekoppelt. Das Filter 106 kann kleine Verunreinigungen entfernen, die im Kraftstoff enthalten sein können und Kraftmaschinen-Komponenten potenziell beschädigen könnten. Kraftstoff kann der Hochdruck-Kraftstoffpumpe (z.B. Kraftstoffeinspritzpumpe) 140 vom Filter 106 zugeführt werden. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann den Druck des vom Kraftstofffilter empfangenen Kraftstoffs von einem ersten Druckpegel, der von der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 130 erzeugt wird, auf einen zweiten Druckpegel erhöhen, der höher ist als der erste Pegel. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann dem Kraftstoffzuteiler 158 über die Kraftstoffleitung 156 Hochdruck-Kraftstoff zuführen. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 wird weiter unten Bezug nehmend auf 2 ausführlicher beschrieben. Der Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann basierend auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs angepasst werden, um Geräusche/Schwingungen/Rauigkeit (NVH), die von einem Fahrzeugbediener deutlich wahrgenommen werden können, zu reduzieren. Verfahren zur Anpassung des Betriebs der Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe 140, um NVH zu reduzieren, werden weiter unten Bezug nehmend auf 3–5 ausführlicher erläutert.
Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann durch das Steuergerät 170 gesteuert werden, um den Kraftstoffzuteiler 158 über den Kraftstoffkanal 156 mit Kraftstoff zu versorgen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 ein Durchsatzregelventil, ein magnetbetätigtes "Überlaufventil" (ÜV) oder einen Kraftstoffvolumenregler (KVR) verwenden, bei 142 angegeben, um dem Steuersystem Verändern des effektiven Pumpenvolumens jedes Pumpenhubs zu gestatten. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann im Gegensatz zur motorbetriebenen Kraftstoffpumpe mit niedrigerem Druck bzw. Kraftstoffhubpumpe 130 von der Kraftmaschine 110 mechanisch angetrieben werden. Ein Pumpenkolben 144 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann über einen Nocken 146 einen mechanischen Eingang von der Kurbelwelle oder Nockenwelle der Kraftmaschine empfangen. Demnach kann die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 nach dem Prinzip einer nockengetriebenen Einzylinderpumpe betrieben werden.
Wie in 1 gezeigt, ist stromabwärts der Kraftstoffhubpumpe 130 ein Kraftstoffsensor 148 angeordnet. Der Kraftstoffsensor 148 kann die Kraftstoffzusammensetzung messen und kann auf der Basis der Kraftstoffkapazitanz oder der Molzahl eines dielektrischen Fluids in seinem Messvolumen betrieben werden. Zum Beispiel kann eine Menge an Ethanol (z.B. Flüssigethanol) im Kraftstoff anhand der Kapazitanz des Kraftstoffs bestimmt werden (z.B., wenn eine Kraftstoff-Alkohol-Mischung verwendet wird). Der Kraftstoffsensor 148 kann verwendet werden, um einen Verdampfungsgrad des Kraftstoffs zu bestimmen, da Kraftstoffdampf eine kleinere Molzahl im Messvolumen hat als flüssiger Kraftstoff. Daher kann die Kraftstoffverdampfung anzeigt werden, wenn die Kraftstoffkapazitanz abfällt. Wie Bezug nehmend auf 3–5 ausführlicher beschrieben, kann der Kraftstoffsensor 148 verwendet werden, um den Verdampfungsgrad des Kraftstoffs zu bestimmen, sodass das Steuergerät 170 den Hubpumpendruck anpassen kann, um die Kraftstoffverdampfung in der Kraftstoffhubpumpe 130 zu reduzieren.
Weiterhin kann die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 in einigen Beispielen als der Kraftstoffsensor 148 betrieben werden, um den Kraftstoffverdampfungsgrad zu bestimmen. Eine Kolben-Zylinder-Anordnung der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 bildet zum Beispiel einen fluidgefüllten Kondensator. Die Kolben-Zylinder-Anordnung ermöglicht der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 daher, das kapazitive Element im Kraftstoffzusammensetzungssensor zu sein. In einigen Beispielen kann die Kolben-Zylinder-Anordnung der Kraftstoffeinspritzung 140 der heißeste Punkt im System sein, sodass Kraftstoffdampf sich dort zuerst bildet. In solch einem Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 als Sensor zur Erkennung der Kraftstoffverdampfung verwendet werden, da eine Kraftstoffverdampfung an der Kolben-Zylinder-Anordnung auftreten kann, bevor sie woanders im System auftritt.
Wie in 1 gezeigt, enthält der Kraftstoffzuteiler 158 einen Kraftstoffzuteiler-Drucksensor 162, um dem Steuergerät 170 eine Angabe über den Kraftstoffzuteilerdruck bereitzustellen. Ein Kraftmaschinen-Drehzahlgeber 164 kann verwendet werden, um dem Steuergerät 170 eine Angabe über die Drehzahl der Kraftmaschine bereitzustellen. Die Angabe über die Kraftmaschinen-Drehzahl kann verwendet werden, um die Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 zu erkennen, da die Pumpe 140 zum Beispiel über die Kurbelwelle oder Nockenwelle von der Kraftmaschine 110 mechanisch angetrieben wird. Ein Abgassensor 166 kann verwendet werden, um dem Steuergerät 170 eine Angabe über die Abgaszusammensetzung bereitzustellen. Beispielsweise kann der Abgassensor 166 einen UEGO(Universal Exhaust Gas Oxygen)-Sensor enthalten. Der Abgassensor 166 kann vom Steuergerät als Rückkopplung verwendet werden, um die Menge an Kraftstoff, die der Kraftmaschine über die Einspritzdüsen 120 zugeführt wird, anzupassen. Auf diese Weise kann das Steuergerät 170 das Luft/Kraftstoff-Verhältnis, das der Kraftmaschine zugeführt wird, auf einen vorgeschriebenen Sollwert steuern. Darüber hinaus kann das Steuergerät 170 weitere Kraftmaschinen-/Abgasparameter-Signale von anderen Kraftmaschinen-Sensoren wie z.B. die Kraftmaschinenkühlmitteltemperatur, die Kraftmaschinendrehzahl, die Drosselklappenstellung, den Einlasskrümmer-Absolutdruck, die Temperatur der Schadstoffbegrenzungseinrichtung usw. empfangen. Zudem kann das Steuergerät 170 Signale von einem Schallsensor 145 an der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 oder am ÜV 142 empfangen, die NVH-Pegel angeben, die durch den Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 erzeugt werden. Überdies kann das Steuergerät 170 eine Rückkopplungssteuerung auf der Basis von Signalen bereitstellen, die unter anderem vom Kraftstoffsensor 148, vom Drucksensor 162, vom Kraftmaschinen-Drehzahlgeber 164 und vom Schallsensor 145 empfangen werden. Zum Beispiel kann das Steuergerät 170 Signale senden, um einen Strompegel, eine Stromrampenrate, eine Impulsbreite eines Magnetventils (ÜV) 142 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 und dergleichen anzupassen, um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 140, einen Kraftstoffdruck-Sollwert eines Kraftstoffdruckreglers und/oder eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder einen Einspritzzeitpunkt auf der Basis von Signalen vom Kraftstoffsensor 148, Drucksensor 162, Kraftmaschinen-Drehzahlgeber 164, Schallsensor 145 und dergleichen anzupassen.
Das Steuergerät 170 kann jede der Einspritzdüsen 120 über einen Kraftstoffeinspritztreiber 122 individuell betätigen. Das Steuergerät 170, der Treiber 122 und andere geeignete Kraftmaschinen-Steuergeräte können ein Steuersystem umfassen. Obwohl der Treiber 122 außerhalb des Steuergeräts 170 dargestellt ist, kann das Steuergerät 170 in anderen Beispielen den Treiber 122 enthalten oder dazu konfiguriert sein, die Funktionalität des Treibers 122 bereitzustellen. Das Steuergerät 170 in diesem speziellen Beispiel enthält eine elektronische Steuereinheit, die ein Eingabe/Ausgabe(I/O)-Gerät 172 und/oder eine Zentraleinheit (CPU) 174 und/oder einen Festwertspeicher (ROM) 176 und/oder einen Direktzugriffsspeicher (RAM) 177 und/oder einen Erhaltungsspeicher (KAM) 178 umfasst. Das Speichermedium ROM 176 kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die nichtflüchtige Anweisungen darstellen, die vom Prozessor 174 ausführbar sind, um die weiter unten beschriebenen Verfahren sowie andere Varianten, die antizipiert werden, aber nicht spezifisch aufgeführt sind, auszuführen.
Wie gezeigt, ist das Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung 100 ein rücklauffreies Kraftstoffsystem und kann ein mechanisches rücklauffreies Kraftstoffsystem (MRFS) oder ein elektronisches rücklauffreies Kraftstoffsystem (ERFS) sein. Im Falle eines MRFS kann der Kraftstoffzuteilerdruck über einen am Kraftstofftank 152 angeordneten Druckregler (nicht gezeigt) gesteuert werden. In einem ERFS kann ein Drucksensor 162 am Kraftstoffzuteiler 158 befestigt sein, um den Kraftstoffzuteilerdruck relativ zum Krümmerdruck zu messen. Das Signal vom Drucksensor 162 kann zum Steuergerät 170 rückgeführt werden, das den Treiber 122 steuert, wobei der Treiber 122 die Spannung zur Kraftstoffeinspritzpumpe 140 moduliert, um den Einspritzdüsen den korrekten Kraftstoffdruck und Kraftstoffdurchsatz zuzuführen.
Obwohl dies in 1 nicht gezeigt wird, kann das Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung 100 in anderen Beispielen eine Rücklaufleitung enthalten, wodurch überschüssiger Kraftstoff aus der Kraftmaschine durch einen Kraftstoffdruckregler über eine Rücklaufleitung in den Kraftstofftank zurückgeleitet wird. Ein Kraftstoffdruckregler kann mit einer Rücklaufleitung gekoppelt sein, um Kraftstoff, der dem Kraftstoffzuteiler 158 zugeführt wird, auf einen Solldruck zu regeln. Um den Kraftstoffdruck auf den Sollwert zu regeln, kann der Kraftstoffdruckregler überschüssigen Kraftstoff über die Rücklaufleitung zum Kraftstofftank 152 zurückleiten. Es versteht sich, dass der Betrieb des Kraftstoffdruckreglers angepasst werden kann, um den Kraftstoffdruck-Sollwert den Betriebsbedingungen entsprechend zu ändern.
2 zeigt ein Beispiel einer Kraftstoffeinspritzpumpe 140. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 versorgt die Kraftmaschine mit Kraftstoff, indem sie dem Kraftstoffzuteiler 158 durch Ansaug- und Förderhübe Kraftstoff zuführt. Wenn kein Strom anliegt, wird das Einlassventil offen gehalten, und es kann kein Pumpvorgang auftreten. Wenn Strom anliegt, nimmt der Magnet eine derartige Position an, dass das Einlassventil 204 als Rückschlagventil fungiert. Je nach Zeitpunkt dieses Ereignisses wird eine gegebene Pumpenfördermenge genutzt, um ein gegebenes Kraftstoffvolumen in den Kraftstoffzuteiler zu drücken, wodurch sie als Kraftstoffvolumenregler fungiert. Daher kann die Winkelversetzung des Magneteinzugs die effektive Pumpenfördermenge steuern. Darüber hinaus kann das Anlegen des Stroms an den Magneten das Pumpengeräusch beeinflussen. Das ÜV 202 enthält Magnete 206, die durch das Steuergerät 170 elektrisch erregbar sind, um das Einlassventil 204 zum Schließen des ÜV 202 von den Magneten weg in Richtung der Anschlagplatte 208 zu ziehen. Insbesondere kann das Steuergerät 170 ein Pumpensignal senden, das modulierbar ist, um den Betriebszustand (z.B. offen oder Rückschlagventil) des ÜV 202 anzupassen. Die Modulation des Pumpensignals kann ein Anpassen eines Strompegels, einer Stromrampenrate, einer Impulsbreite, eines Tastverhältnisses oder eines anderen Modulationsparameters einschließen. Zudem kann das Einlassventil 204 so vorgespannt sein, dass das Einlassventil 204 sich in Richtung der Magnete bewegen kann, bis es die Einlassventilplatte 210 berührt, wenn die Magnete 206 nicht mehr erregt sind, wodurch es in einen offenen Zustand versetzt wird, in dem Kraftstoff in die Druckkammer 212 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 strömen kann. Der Betrieb des Kolbens 144 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann den Kraftstoffdruck in der Druckkammer 212 erhöhen. Bei Erreichen eines Drucksollwerts kann Kraftstoff durch das Auslassventil 216 zum Kraftstoffzuteiler 158 strömen.
Nun auf 3 Bezug nehmend, wird ein beispielhafter Betriebsablauf 300 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 veranschaulicht. Insbesondere zeigt der Ablauf 300 den Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 während der Ansaug- und Förderhübe, um dem Kraftstoffzuteiler 158 Kraftstoff zuzuführen. Jeder der dargestellten Momente (z.B. 310, 320, 330, 340) der Abfolge 300 zeigt Ereignisse oder Änderungen im Betriebszustand der Kraftstoffeinspritzpumpe 140. Das Signal-Zeitdiagramm 302 zeigt eine Pumpenposition 350, ein Signal der anliegenden ÜV-Spannung 360 zur Steuerung der Kraftstoffansaugung in die Kraftstoffeinspritzpumpe 140, und einen ÜV-Strom 370, der aus dem Signal der anliegenden Spannung 360 resultiert.
Bei 310, vom Zeitpunkt A an, kann die Kraftstoffeinspritzpumpe einen Ansaughub beginnen, wenn ein am oberen Totpunkt (OT) angeordneter Kolben 144 aus der Druckkammer 212 gedrückt wird und die anliegende ÜV-Spannung (bzw. anliegende Anzugsspannung) 360 bei 0 % Tastverhältnis (Masse) ist, während das Einlassventil 204 geöffnet ist, wodurch der Eintritt von Kraftstoff in die Druckkammer 212 zugelassen wird. Dann, während 320, vom Zeitpunkt B an, erreicht der Kolben 144 den unteren Totpunkt (UT) und wird in die Druckkammer 212 eingefahren. In Vorbereitung der Kraftstoffzufuhr wird ein Anzugsimpuls 362 der anliegenden ÜV-Spannung 360 initiiert, um das Einlassventil 204 zu schließen. Als Reaktion auf den Anzugsimpuls 362 beginnt der Magnetstrom 370 zu steigen, wodurch das Einlassventil 204 geschlossen wird. Während des Anzugsimpulses 362 kann das Signal der anliegenden ÜV-Spannung 360 bei 100 % Tastverhältnis sein, das Signal der anliegenden ÜV-Spannung 360 kann jedoch auch unter 100 % Tastverhältnis liegen. Zudem können die Dauer des Anzugsimpulses 362, der Tastverhältnis-Impulspegel und das Tastverhältnis-Impulsprofil (z.B. quadratisches Profil, Rampenprofil und dergleichen) dem ÜV, dem Kraftstoffsystem, den Motorbetriebsbedingungen und dergleichen entsprechend angepasst werden, um den Anzugsstrom und die Anzugsstromdauer zu reduzieren, wodurch NVH während der Kraftstoffeinspritzung reduziert werden. Durch Steuern des Anzugsstrompegels, der Anzugsstromdauer oder des Anzugsstromprofils kann die Wechselwirkung zwischen dem Magnetanker und dem Einlassventil 204 der Kraftstoffeinspritzpumpe gesteuert werden. Wie auch gezeigt, kann während 320 etwas Kraftstoff in der Druckkammer 212 durch das Einlassventil 204 ausgestoßen werden, bevor das Einlassventil 204 vollständig schließt, während der Kolben 144 vom UT aus eingefahren wird.
Zum Zeitpunkt C (Moment 330) wird das Einlassventil 204 als Reaktion auf den Anzugsimpuls der anliegenden ÜV-Spannung und den zunehmenden Magnetstrom 370 vollständig geschlossen. Zudem wird das Auslassventil 216 geöffnet, wodurch die Kraftstoffeinspritzung aus der Druckkammer 212 zum Kraftstoffzuteiler 158 zugelassen wird. Nach dem Zeitpunkt C, während 340, kann die anliegende ÜV-Anzugsspannung 360 auf ein Haltesignal 364 mit etwa 25% Tastverhältnis eingestellt sein, um einen Magnethaltestrom 370 anzusteuern, um das Einlassventil 204 während der Kraftstoffzufuhr in der geschlossenen Position zu halten. Am Ende des Haltestrom-Tastverhältnisses wird die anliegende ÜV-Spannung auf Masse (GND) reduziert, wodurch der Magnetstrom 370 abnimmt und das Einlassventil 204 geöffnet wird (während das Auslassventil 216 geschlossen wird), um eine weitere Kraftstoffansaugphase zu beginnen. Zudem können der Tastverhältnis-Pegel und die Signaldauer des Haltesignals 364 angepasst werden, um den Magnetstrom und die NVH zu reduzieren. Darüber hinaus können durch den Betrieb des ÜV verursachte NVH im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Steuerung des ÜV zum Regeln der Kraftstoffeinspritzung durch Senken der Stromrampenrate zum ÜV auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe reduziert werden, wie hier beschrieben.
Nun auf 4 Bezug nehmend, wird ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 400 zum Betreiben eines mechanischen Magnetventils gezeigt, das mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe gekoppelt ist. Das Verfahren 400 kann beispielsweise vom Steuergerät 170 ausgeführt werden. Das Verfahren 400 beginnt bei 410, wo die Fahrzeugbetriebsbedingungen wie z.B. der eingeschaltete Zustand der Kraftmaschine (EOC), das Drehmoment (Tq), die Fahrzeuggeschwindigkeit (Vs), der Batterieladezustand (SOC), die Kraftmaschinen-Drehzahl (U/min) und dergleichen bestimmt werden. Dann geht das Verfahren 400 zu 420 über, wo ein volumetrischer Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe bestimmt wird.
Nun auf 5 Bezug nehmend, wird ein beispielhaftes Verfahren 500 zur Berechnung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe veranschaulicht. Das Verfahren 500 beginnt mit der Berechnung eines theoretischen Kraftstoffvolumens, das dem Kraftstoffzuteiler 158 zugeführt wird. Das theoretische Kraftstoffvolumen, das dem Kraftstoffzuteiler 158 zugeführt wird, kann das Kraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler 158 bei einem Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe von 100 % umfassen und kann gemäß Gleichung (1) bestimmt werden: Kraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler bei 100% Wirkungsgrad = (Zahl der Pumpenhübe·Pumpbefehl·volles Volumen pro Hub (1)
Das Kraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler bei einem Wirkungsgrad von 100 % über eine vorbestimmte Zeitperiode, zum Beispiel über eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben hinweg, kann anhand von Gleichung (1) bestimmt werden. So kann zum Beispiel, da die Kraftstoffpumpe mit Direkteinspritzung mit hoher Frequenz zyklisch betrieben wird, eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben mehrere Pumpenhübe umfassen, sodass das Kraftstoffvolumen genau berechnet werden kann. Das volle Volumen pro Hub kann der Pumpenkonstruktion, dem Pumpentyp und/oder dem Pumpenbetrieb entsprechend vorbestimmt sein.
Dann fährt das Verfahren 500 mit 520 fort, wo es gemäß Gleichung (2) das Ist-Volumen des in die Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffs berechnet: Eingespritztes Kraftstoffvolumen = Σ_i[(eingespritzte Soll-Kraftstoffmasse)·Kraftstoffdichte] (2)
In Gleichung (2) ergibt die eingespritzte Soll-Kraftstoffmasse multipliziert mit der Kraftstoffdichte das eingespritzte Soll-Kraftstoffvolumen, das über alle i Einspritzdüsen/Zylinder summiert wird, um das in die Kraftmaschine eingespritzte Gesamtkraftstoffvolumen zu bestimmen. Aus Gründen der Einheitlichkeit wird Gleichung (2) für dieselbe Zeitdauer oder Anzahl von Pumpenhüben wie Gleichung (1) berechnet.
Das Verfahren 500 geht dann zu 530 über, wo der Kraftstoffzuteiler-Druckanstieg, der auf den zum Kraftstoffzuteiler 158 gepumpten Kraftstoff zurückzuführen ist, gemäß Gleichung (3) berechnet wird: Kraftstoffzuteiler-Druckanstieg = Nettokraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler·Efektives Modul (3)
Alternativ dazu kann der Kraftstoffzuteiler-Druckanstieg durch die in Gleichung (3a) gezeigte Beziehung ausgedrückt werden:
Kraftstoffzuteiler-Druckanstieg = Änderung des Kraftstoffvolumens / Kraftstoffzuteilervolumen·Kompressionsmodul (3a)
Hier kann das Nettokraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler anhand der Differenz zwischen dem gemäß Gleichung (1) dem Kraftstoffzuteiler zugeführten theoretischen Kraftstoffvolumen multipliziert mit dem volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe und dem gemäß Gleichung (2) in die Kraftmaschine eingespritzten Kraftstoffvolumen bestimmt werden. Das effektive Modul kennzeichnet den Druckanstieg am Kraftstoffzuteiler für ein gegebenes Volumen des Nettokraftstoffvolumens, das dem Kraftstoffzuteiler zugeführt wird. Das effektive Modul kann von der Auslegung des Kraftstoffzuteilers (z.B. Volumen, Konstruktionsmaterial und dergleichen), der Kraftstoffzusammensetzung, den Kraftstoffsystembedingungen (Temperatur, Druck und dergleichen) und dergleichen abhängig sein. Zum Beispiel kann ein typisches effektives Modul 1,5 MPa/0,25 cm³ Kraftstoff sein, und ein typisches Kompressionsmodul kann 1,5 MPa sein. Das Nettokraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler kann gemäß Gleichung (4) berechnet werden: Nettokraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler = (Kraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler bei 100% Wirkungsgrad·volumetrischer Wirkungsgrad der Pumpe) – eingespritztes Kraftstoffvolumen (4)
Durch Einsetzen der Gleichungen (1) und (2) in (3) ergibt sich demnach Gleichung (5): Kraftstoffzuteiler-Druckanstieg = ((Kraftstoffvolumen zum Kraftstoffzuteiler bei 100% Wirkungsgrad·volumetrischer Wirkungsgrad der Pumpe) – eingespritztes Kraftstoffvolumen·Effektives Modul (5)
Dann bestimmt das Verfahren 500 bei 540 den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe, indem es Gleichung (5) gemäß den Gleichungen (6) und (7) auflöst: Volumetrischer Wirkungsgrad der Pumpe = Istvolumen Pumpeneinlass / Sollvolumen Pumpeneinlass (6)
Der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kann also daher gemäß Gleichung (7) anhand von Messgrößen berechnet werden.
Erneut mir Bezug auf Verfahren 400, fährt das Verfahren 400 nach dem Bestimmen des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe gemäß Verfahren 500 und Gleichung (7) mit 430 fort, wo es bestimmt, ob der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe, Eff_TH. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner ist als Eff_TH, kann das Steuergerät 170 bei 440 einen elektrischen Anzugsenergiepegel des ÜV mit einer vorbestimmten Rate erhöhen. Bei einer Ausführungsform kann das Steuergerät 170 einen elektrischen ÜV-Energiepegel für den Magnetanzug anpassen. Das Anpassen des elektrischen Energiepegels kann zum Beispiel Anpassen des Magnetanzugsstroms durch Anpassen des Pegels (z.B. Tastverhältnisses) oder der Dauer der anliegenden Magnetanzugsspannung umfassen. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner als Eff_TH ist, kann der elektrische Anzugsenergiepegel für den Magnetanzug zudem nur mit einer vorbestimmten Rate angepasst werden. Darüber hinaus kann die elektrische ÜV-Anzugsenergie auf einen höheren vorbestimmten Pegel oder ein steileres Profil angepasst werden. Die Anpassung der elektrischen ÜV-Anzugsenergie kann jedoch im Vergleich zu herkömmlichen ÜV-Steuerverfahren verringert oder begrenzt werden, um NVH während des Betriebs des ÜV zu reduzieren. Zum Beispiel kann ein Senken des Tastverhältnisses und/oder der Dauer der anliegenden Magnetanzugsspannung die Anzugsstrom-Rampenrate des ÜV derart reduzieren, dass die Stromrampenrate sich über eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben weniger als um einen vorbestimmten Betrag ändert und die Anzahl und/oder Stärke der NVH-Tickgeräusche am ÜV reduziert werden können. Auf diese Weise kann eine Rückkopplungssteuerungsstrategie einen volumetrischen Soll-Wirkungsgrad der Pumpe aufrechterhalten, um eine Verringerung der mit dem ÜV-Betrieb einhergehenden NVH zu erreichen, während sie eine Soll-Kraftstoffeinspritzung für das Fahrverhalten, die Funktionsfähigkeit und dergleichen des Fahrzeugs aufrechterhält.
Indem sie den ÜV-Betrieb auf der Basis eines berechneten volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe steuert, der gemäß den Gleichungen (1) bis (7) anhand von Messgrößen bestimmt wird, kann die Rückkopplungssteuerung des ÜV zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung zudem ohne eine komplexe Vorwärts- oder Rückkopplungssteuerungsverarbeitung und komplexe Steuerschaltungen durchgeführt werden, während mit dem ÜV-Betrieb einhergehende NVH reduziert werden.
Um zum Verfahren 400 zurückzukehren, wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe bei 430 nicht kleiner als Eff_TH ist, fährt das Verfahren 400 mit 434 fort, wo die elektrische ÜV-Anzugsenergie mit einer vorbestimmten Rate verringert wird. Bei einer Ausführungsform kann das Steuergerät 170 einen elektrischen ÜV-Energiepegel für den Magnetanzug anpassen. Das Anpassen des elektrischen Energiepegels kann zum Beispiel Anpassen des Magnetanzugsstroms durch Anpassen des Pegels (z.B. Tastverhältnisses) oder der Dauer der anliegenden Magnetanzugsspannung umfassen. Darüber hinaus kann die elektrische ÜV-Anzugsenergie angepasst werden, um den ÜV-Anzugsstrom auf einen niedrigeren vorbestimmten Pegel zu ändern oder ein graduelles Anzugsstromprofil zu erreichen. Insbesondere kann die Anpassung der elektrischen ÜV-Anzugsenergie im Vergleich zu herkömmlichen ÜV-Steuerverfahren reduziert oder begrenzt werden, um NVH während des Betriebs des ÜV zu verringern. Zum Beispiel kann ein Senken des Tastverhältnisses und/oder der Dauer der anliegenden Magnetanzugsspannung die Anzugsstrom-Rampenrate des ÜV derart reduzieren, dass die Stromrampenrate sich über eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben weniger als um einen vorbestimmten Betrag ändert und die Anzahl und/oder Stärke der NVH-Tickgeräusche am ÜV reduziert werden können. In einem anderen Beispiel kann ein Tastverhältnis und/oder eine Dauer eines ÜV-Haltesignals verringert werden. Demnach kann eine Rückkopplungssteuerungsstrategie einen volumetrischen Soll-Wirkungsgrad der Pumpe aufrechterhalten, um eine Verringerung der mit dem ÜV-Betrieb einhergehenden NVH zu erreichen, während sie eine Soll-Kraftstoffeinspritzung für das Fahrverhalten, die Funktionsfähigkeit und dergleichen des Fahrzeugs aufrechterhält.
Indem sie den ÜV-Betrieb auf der Basis eines berechneten volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe steuert, der gemäß den Gleichungen (1) bis (7) anhand von Messgrößen bestimmt wird, kann die Rückkopplungssteuerung des ÜV zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung zudem ohne eine komplexe Vorwärts- oder Rückkopplungssteuerungsverarbeitung und komplexe Steuerschaltungen durchgeführt werden, während mit dem ÜV-Betrieb einhergehende NVH reduziert werden.
Nach 434 geht das Verfahren 400 zu 436 über, wo die Standard-Kraftstoffeinspritzsystemsteuerung fortgesetzt werden kann. Nach 440 und 436 endet das Verfahren 400.
Auf diese Weise kann ein Verfahren zum Betreiben eines mit dem Einlassventil einer Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelten Magnetventils ein Anpassen einer elektrischen Anzugsenergie des Magnetventils auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe umfassen. Das Anpassen kann nur durchgeführt werden, wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe. Darüber hinaus kann das Anpassen der elektrischen Anzugsenergie ein Erhöhen einer Anzugsstrom-Rampenrate des Magnetventils umfassen, wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe. Zudem kann das Anpassen der elektrischen Anzugsenergie Erhöhen eines Tastverhältnisses der anliegenden Anzugsspannung des Magnetventils umfassen. Ferner kann Anpassen der elektrischen Anzugsenergie Erhöhen der Dauer der anliegenden Anzugsspannung des Magnetventils umfassen. Ferner kann das Anpassen unabhängig von einer Rückkopplung eines Magnetventilstroms durchgeführt werden. Zudem kann das Anpassen unabhängig von einer Vorwärtskopplungssteuerung auf der Basis einer Anzugsstrom-Rampenrate des Magnetventils durchgeführt werden.
Der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kann auf der Basis eines angesteuerten Pumpenvolumens, eines Einspritzvolumens und einer Druckänderung im Kraftstoffzuteiler berechnet werden. Darüber hinaus kann der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe auf der Basis einer Summe eines Nettokraftstoffvolumens zu einem Kraftstoffzuteiler und eines eingespritzten Kraftstoffvolumens berechnet werden.
Auf diese Weise kann ein Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung Bestimmen eines volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe einer mit einem Kraftstoffvolumenregler gekoppelten Kraftstoffeinspritzpumpe und als Reaktion auf den bestimmten volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe, Anpassen eines Ventilanzugsstromprofils des Kraftstoffvolumenreglers umfassen. Anpassen des Ventilanzugsstromprofils kann Verringern der Ventilanzugsstrom-Rampenrate als Reaktion darauf, dass der berechnete volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe größer ist als der Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, umfassen. Zudem kann Anpassen des Ventilanzugsstromprofils Erhöhen der Ventilanzugsstrom-Rampenrate als Reaktion darauf, dass der berechnete volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner ist als der Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, umfassen. Der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kann basierend auf einer von der Kraftstoffeinspritzpumpe gepumpten Soll-Kraftstoffmenge und einer von der Kraftstoffeinspritzpumpe gepumpten Ist-Kraftstoffmenge berechnet werden. Zudem basiert die gepumpte Ist-Kraftstoffmenge auf einer eingespritzten Kraftstoffmenge und einer Kraftstoffzuteiler-Druckänderung über eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben hinweg.
Nun auf 6 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Zeitleiste 600 für ein Fahrzeugsystem gezeigt, das ein ÜV oder einen Kraftstoffvolumenregler (KVR) und ein Steuergerät enthält, um den Betrieb des KVR auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe zu steuern. Die Zeitleiste 600 enthält Trendlinien für den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe 610 und die KVR-Eingangsstrom-Rampenrate 630. Bei 616 zeigt die Zeitleiste 600 auch einen Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, Eff_TH.
Vor t1 ist der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe 610 größer als Eff_TH, und die KVR-Eingangsstrom-Rampenrate wird vom Steuergerät 170 nicht angepasst. Bei t1 fällt der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe 610 unter Eff_TH 616 ab. Als Reaktion darauf beginnt das Steuergerät 170, die KVR-Eingangsstrom-Rampenrate 630 zu erhöhen. In einem Beispiel kann die Eingangsstrom-Rampenrate die Anzugsstrom-Rampenrate umfassen. Zwischen t1 und t2 nimmt der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe 610 als Reaktion auf die Erhöhung der KVR-Eingangsstrom-Rampenrate 630 allmählich zu. Bei t2 überschreitet der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe Eff_TH 616. Daher reduziert das Steuergerät 170 die KVR-Eingangsstrom-Rampenrate 630. Obwohl dies in 6 nicht gezeigt wird, kann die elektrische ÜV-Anzugsenergie auch angepasst werden, wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe größer als Eff_TH ist, wie Bezug nehmend auf 4–5 beschrieben. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe größer als Eff_TH ist, kann die elektrische ÜV-Anzugsenergie zum Beispiel durch Verringern eines Abtastverhältnisses oder einer Dauer angepasst werden, um eine Anzugsstrom-Rampenrate zu reduzieren, wodurch mit der Kraftstoffeinspritzung einhergehende NVH reduziert werden.
Nun auf 7 Bezug nehmend, wird eine beispielhafte Zeitleiste 700 zum Betreiben eines mit einer Hochdruck-Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelten Magnetventils veranschaulicht. Das mit der Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelte Magnetventil kann in einem Fahrzeugsystem enthalten sein, das ein ÜV oder einen Kraftstoffvolumenregler (KVR) und ein Steuergerät zur Steuerung des Betriebs des KVR auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe enthält. Die Zeitleiste 700 enthält Trendlinien für den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe 710, die anliegende ÜV-Spannung 720, den ÜV-Strom 730 und die Pumpenposition 740. Bei 716 zeigt die Zeitleiste 700 auch einen Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, Eff_TH.
Die Zeitleiste 700 stellt drei beispielhafte Zeitpunkte des ÜV-Betriebs dar: bei t1 ist der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe größer als Eff_TH; bei t2 ist der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner als Eff_TH; und bei t3 ist der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe etwa gleich Eff_TH.
Demnach wird die Pumpenposition 740 zum Zeitpunkt t1, während der Kraftstoffeinspritzung, vom UT zum OT verschoben (wie von t1 bis t1a gezeigt), um das Einlassventil 204 zu schließen, und der Pegel 722a der anliegenden ÜV-Anzugsspannung (z.B. Tastverhältnis) und die Dauer 722b der anliegenden ÜV-Anzugsspannung sind auf vergleichsweise niedrigen Niveaus. Als Reaktion darauf kann das ÜV-Anzugsstromprofil (z.B. Rampenrate) 732a vergleichsweise niedriger sein und eine langsamere Änderungsrate aufweisen. Zum Zeitpunkt t1a schließt das Einlassventil 204, und nach t1a kann vom Steuergerät ein Haltesignal angelegt werden, um die Schließung des Einlassventils 204 während der Kraftstoffeinspritzung aufrechtzuerhalten. Da der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe größer als Eff_TH ist, können auch der Pegel (z.B. Tastverhältnis) 722d der anliegenden ÜV-Haltespannung und die Dauer 722c der anliegenden ÜV-Haltespannung auf ein vergleichsweise niedrigeres Niveau eingestellt werden. Als Reaktion darauf kann das ÜV-Haltestromprofil 732b vergleichsweise niedriger sein und eine langsamere Änderungsrate aufweisen.
Zum Zeitpunkt t2 sind der Pegel (z.B. Tastverhältnis) 724a der anliegenden ÜV-Anzugsspannung und die Dauer 724b der anliegenden ÜV-Anzugsspannung als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe während der Kraftstoffeinspritzung, wenn die Pumpenposition 740 vom UT zum OT verschoben wird (wie von t2 bis t2a gezeigt), um das Einlassventil 204 zu schließen, kleiner als Eff_TH ist, auf vergleichsweise höheren Niveaus. Als Reaktion darauf kann das ÜV-Anzugsstromprofil (z.B. Rampenrate) 734a vergleichsweise höher sein und eine schnellere Änderungsrate aufweisen. Zum Zeitpunkt t2a schließt das Einlassventil 204, und nach t2a kann vom Steuergerät ein Haltesignal angelegt werden, um die Schließung des Einlassventils 204 während der Kraftstoffeinspritzung aufrechtzuerhalten. Da der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner als Eff_TH, ist, können auch der Pegel (z.B. Tastverhältnis) 724d der anliegenden ÜV-Haltespannung und die Dauer 724c der anliegenden ÜV-Haltespannung auf ein vergleichsweise höheres Niveau eingestellt werden. Als Reaktion darauf kann das ÜV-Haltestromprofil 734b vergleichsweise höher sein und eine schnellere Änderungsrate aufweisen.
Zum Zeitpunkt t3 sind der Pegel (z.B. Tastverhältnis) 726a der anliegenden ÜV-Anzugsspannung und die Dauer 726b der anliegenden ÜV-Anzugsspannung als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe während der Kraftstoffeinspritzung, wenn die Pumpenposition 740 vom UT zum OT verschoben wird (wie von t3 bis t3a gezeigt), um das Einlassventil 204 zu schließen, etwa gleich Eff_TH ist, auf vergleichsweise moderaten Niveaus. Als Reaktion darauf kann das ÜV-Anzugsstromprofil (z.B. Rampenrate) 736a vergleichsweise moderat sein und eine moderatere Änderungsrate aufweisen. Zum Zeitpunkt t3a schließt das Einlassventil 204, und nach t3a kann vom Steuergerät ein Haltesignal angelegt werden, um die Schließung des Einlassventils 204 während der Kraftstoffeinspritzung aufrechtzuerhalten. Da der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe etwa gleich Eff_TH ist, können auch der Pegel (z.B. Tastverhältnis) 726d der anliegenden ÜV-Haltespannung und die Dauer 726c der anliegenden ÜV-Haltespannung auf ein vergleichsweise moderateres Niveau eingestellt werden. Als Reaktion darauf kann das ÜV-Haltestromprofil 736b vergleichsweise moderat sein und eine moderatere Änderungsrate aufweisen.
Obwohl in 7 die Tastverhältnisse 722a, 724a und 726a der anliegenden ÜV-Anzugsspannung und die Tastverhältnisse 722d, 724d und 726d der anliegenden ÜV-Haltespannung als annähernd äquivalent gezeigt werden, kann das Tastverhältnis der anliegenden ÜV-Anzugsspannung in einigen Beispielen anders sein als das Tastverhältnis der anliegenden ÜV-Haltespannung.
Auf diese Weise kann ein Fahrzeugsystem eine Kraftmaschine, ein Kraftstoffsystem mit einem Magnetventil, das mit einer Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, wobei das Kraftstoffsystem Kraftstoff direkt in die Kraftmaschine einspritzt, und ein Steuergerät mit Anweisungen umfassen, die ausführbar sind, um eine Ventilanzugsstrom-Rampenrate des Magnetventils auf der Basis eines Wirkungsgrads der Kraftstoffpumpe anzupassen, wobei die Anpassung nur durchgeführt wird, wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe. Das Steuergerät kann außerdem Anweisungen umfassen, die ausführbar sind, um die Ventilanzugsstrom-Rampenrate zu erhöhen, als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner ist als der Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe. Ferner kann das Steuergerät außerdem Anweisungen umfassen, die ausführbar sind, um die Ventilanzugsstrom-Rampenrate unabhängig von einer Rückkopplung des Ventilanzugsstroms und der Ventilanzugsstrom-Rampenrate anzupassen. Ferner kann das Steuergerät außerdem Anweisungen umfassen, die ausführbar sind, um die Ventilanzugsstrom-Rampenrate unabhängig von einer Vorwärtskopplung des Ventilanzugsstroms und der Ventilanzugsstrom-Rampenrate anzupassen. Ferner kann das Kraftstoffsystem ein mechanisches rücklauffreies Kraftstoffsystem oder ein elektronisches rücklauffreies Kraftstoffsystem umfassen.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Kraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendbar sind. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert sein. Die spezifischen Routinen, die hier beschrieben werden, können eine oder mehrere von einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie z.B. ereignisgesteuert, interruptgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Daher können verschiedene Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen in der dargestellten Abfolge oder parallel durchgeführt werden oder in einigen Fällen auch weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele zu erreichen, sondern dient lediglich der Erleichterung der Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der dargestellten Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen können abhängig von der jeweils verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden.
Ferner können die beschriebenen Vorgänge, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Kraftmaschinensteuerungssystem zu programmieren ist.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhaft sind, und dass diese spezifischen Ausführungsformen nicht in einem einschränkenden Sinne aufzufassen sind, da zahlreiche Varianten möglich sind. Die obige Technologie ist zum Beispiel auf V6-, I4-, I6-, V12-, Boxer-4- und andere Kraftmaschinentypen anwendbar. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen, die als neuartig und nicht offensichtlich betrachtet werden, besonders hervor. Diese Ansprüche beziehen sich möglicherweise auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder das Äquivalent davon. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie den Einschluss eines oder mehrerer dieser Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehr von diesen Elementen weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob ihr Schutzbereich weiter, enger, gleich oder anders in Bezug auf die ursprünglichen Ansprüche ist, auch als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Magnetventils, das mit einem Einlassventil einer Kraftstoffeinspritzpumpe gekoppelt ist, umfassend: Anpassen einer elektrischen Anzugsenergie des Magnetventils auf der Basis eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anpassen nur als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe, durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anpassen der elektrischen Anzugsenergie Erhöhen einer Anzugsstrom-Rampenrate des Magnetventils als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffeinspritzpumpe, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anpassen der elektrischen Anzugsenergie Erhöhen eines Tastverhältnisses der anliegenden Anzugsspannung des Magnetventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Anpassen der elektrischen Anzugsenergie Erhöhen einer Dauer der anliegenden Anzugsspannung des Magnetventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe auf der Basis eines angesteuerten Pumpenvolumens, eines Einspritzvolumens und einer Druckänderung in einem Kraftstoffzuteiler berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe auf der Basis einer Summe eines Nettokraftstoffvolumens zu einem Kraftstoffzuteiler und eines eingespritzten Kraftstoffvolumens berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen unabhängig von einer Rückkopplung eines Magnetventilstroms durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen unabhängig von einer Vorwärtskopplung auf der Basis einer Anzugsstrom-Rampenrate des Magnetventils durchgeführt wird.
Verfahren zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung in einem Kraftstoffsystem mit Direkteinspritzung, umfassend: Bestimmen eines volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe einer mit einem Kraftstoffvolumenregler gekoppelten Kraftstoffeinspritzpumpe, und als Reaktion auf den bestimmten volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe, Anpassen eines am Kraftstoffvolumenregler anliegenden Ventilanzugsstromprofils.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Anpassen des Ventilanzugsstromprofils Verringern einer Ventilanzugsstrom-Rampenrate als Reaktion darauf, dass der berechnete volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe größer ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei Anpassen des Ventilanzugsstromprofils Erhöhen einer Ventilanzugsstrom-Rampenrate als Reaktion darauf, dass der berechnete volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe basierend auf einer von der Kraftstoffeinspritzpumpe gepumpten Soll-Kraftstoffmenge und einer von der Kraftstoffeinspritzpumpe gepumpten Ist-Kraftstoffmenge berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die gepumpte Ist-Kraftstoffmenge auf einer eingespritzten Kraftstoffmenge und einer Kraftstoffzuteiler-Druckänderung über eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben hinweg basiert.
Fahrzeugsystem, umfassend: eine Kraftmaschine, ein Kraftstoffsystem mit einem Magnetventil, das mit einer Kraftstoffpumpe gekoppelt ist, wobei das Kraftstoffsystem Kraftstoff direkt in die Kraftmaschine einspritzt; und ein Steuergerät mit Anweisungen, die ausführbar sind, um: eine Rampenrate eines Ventilanzugsstroms des Magnetventils auf der Basis eines Wirkungsgrads der Kraftstoffpumpe anzupassen, wobei das Anpassen nur als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, durchgeführt wird.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei das Steuergerät außerdem Anweisungen umfasst, die ausführbar sind, um die Rampenrate des Ventilanzugsstroms als Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffpumpe kleiner ist als der Schwellenwert des volumetrischen Wirkungsgrads der Pumpe, zu erhöhen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei das Steuergerät außerdem Anweisungen umfasst, die ausführbar sind, um die Rampenrate des Ventilanzugsstroms unabhängig von einer Rückkopplung des Ventilanzugsstroms und der Rampenrate des Ventilanzugsstroms anzupassen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei das Steuergerät außerdem Anweisungen umfasst, die ausführbar sind, um die Rampenrate des Ventilanzugsstroms unabhängig von einer Vorwärtskopplung des Ventilanzugsstroms und der Rampenrate des Ventilanzugsstroms anzupassen.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei das Kraftstoffsystem ein mechanisches rücklauffreies Kraftstoffsystem umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei das Kraftstoffsystem ein elektronisches rücklauffreies Kraftstoffsystem umfasst.