DE102015117794A1

DE102015117794A1 - Verfahren und System zum Zuführen von Flüssiggas an eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung

Info

Publication number: DE102015117794A1
Application number: DE102015117794.3A
Authority: DE
Inventors: Ross Dykstra Pursifull
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2015-10-20
Publication date: 2016-05-04
Also published as: RU2015146598A3; US20160123244A1; US9617927B2; RU2015146598A; RU2702942C2; CN105569850A; CN105569850B

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Bereitstellen von Kraftstoff an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei einem Beispiel kann der Druck und/oder die Temperatur eines der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs verstellt werden, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird, so dass die Möglichkeit von Brennkraftmaschinen-Luft/Kraftstoffzufuhrabweichungen reduziert werden kann.

Description

Hintergrund und Kurzdarstellung
Flüssiggas (liquefied petroleum gas, LPG) kann in Zylinder von Brennkraftmaschinen direkteingespritzt werden. Das Flüssiggas kann in flüssigem Zustand einem Kraftstoffdirekteinspritzventil zugeführt werden, und die Flüssigkeit kann nach dem Einspritzen in den Zylinder im Zylinder verdampfen, um den Zylinderinhalt zu kühlen und die Verbrennung im Zylinder zu unterstützen. Dadurch, dass Zylinderinhalte gekühlt werden, kann die Brennkraftmaschine weniger anfällig für Klopfen sein, so dass die Brennkraftmaschine mit einem höheren Verdichtungsverhältnis betrieben werden kann, um den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern. Eine Brennkraftmaschine mit LPG zu betreiben kann somit für den Betrieb der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein; allerdings kann das LPG im Kraftstoffsystem in einen gasförmigen Zustand übergehen, falls sein Druck zu niedrig ist oder falls es überkritisch wird. In einem überkritischen Zustand kann es sehr viel schwieriger sein, die Kraftstoffmenge zu bestimmen, die in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Außerdem kann zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Brennkraftmaschine mehr Energie verbraucht werden, da Kraftstoffpumpen beim Fördern von Kraftstoff in einem überkritischen Zustand weniger wirksam sein können. Dementsprechend können die Vorteile einer Versorgung der Brennkraftmaschine mit LPG verloren gehen oder gemindert werden.
Vorliegend wird ein Lösungsansatz offenbart, mit dem die obige Problematik zumindest teilweise überwunden und das technische Ergebnis erzielt wird, sicherzustellen, dass einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird. Insbesondere stellt der Lösungsansatz ein Verfahren bereit, das umfasst: in Reaktion darauf, dass ein volumetrischer Wirkungsgrad einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert, das Kühlen eines einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstärken.
Durch Verstärken des Kühlens eines einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs in Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kann es möglich sein, den Durchfluss von flüssigem Kraftstoff zur Kraftstoffdirekteinspritzpumpe aufrechtzuerhalten, so dass die Möglichkeit von Brennkraftmaschinen-Kraftstoffzufuhrabweichungen reduziert werden kann. Insbesondere kann Kraftstoff, der der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführt wird, gekühlt werden, so dass der Kraftstoff keinen überkritischen Zustand erreicht, in dem seine Masse schwierig zu bestimmen sein kann. Darüber hinaus kann bei einigen Beispielen der Druck eines der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs erhöht werden, so dass der Kraftstoff keinen überkritischen Zustand erreicht.
Die offenbarten Systeme und das offenbarte Verfahren können mehrere Vorteile bereitstellen. Zum Beispiel kann der Lösungsansatz ein verbessertes Steuern des Kraftstoff/Luft-Verhältnisses der Brennkraftmaschine bereitstellen. Außerdem kann durch den Lösungsansatz ein Zuführen von Kraftstoff an eine Brennkraftmaschine unter Verwendung von weniger Energie bereitgestellt werden. Ferner kann durch den Lösungsansatz die Degeneration von Kraftstoffsystemkomponenten reduziert werden.
Es versteht sich, dass die obige Kurzdarstellung dazu bereitgestellt wird, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, Schlüssel- oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu bezeichnen, dessen Schutzbereich durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Ausführungen beschränkt, die irgendwelche oben oder in einem anderen Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile beheben.
Kurzbeschreibung
1 zeigt eine schematische Darstellung eines mit einer Brennkraftmaschine gekoppelten beispielhaften Kraftstoffsystems,
2 zeigt eine Kurvenaufzeichnung einer Temperatur und eines Drucks, bei denen ein Kraftstoff überkritisch wird,
3 zeigt einen beispielhaften prophetischen Ablauf für ein Zuführen von LPG-Kraftstoff an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe,
4 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuergeräts für ein Zuführen von LPG-Kraftstoff an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe, und
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren für ein Zuführen von Kraftstoff wie LPG an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe.
Ausführliche Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf das Zuführen von Flüssiggas (LPG) oder ähnlichen Kraftstoffen an eine Brennkraftmaschine. Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung handeln, bei der Kraftstoff in Brennkraftmaschinenzylinder direkteingespritzt wird, wie es in 1 gezeigt ist. Der eingespritzte Kraftstoff kann Eigenschaften aufweisen wie sie in 2 gezeigt sind. LPG oder alternative Kraftstoffe können der Brennkraftmaschine durch Verstellen des Drucks und der Temperatur zugeführt werden, mit denen Kraftstoff einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugespeist wird, wie in 3 gezeigt. Die Kraftstofftemperatur und der Kraftstoffdruck können über ein Steuergerät verstellt werden, wie in 4 gezeigt. Schließlich zeigt 5 ein Verfahren, mit dem LPG einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe und Brennkraftmaschinenzylindern bereitgestellt werden kann.
1 zeigt ein Kraftstoffdirekteinspritzungssystem 100, das mit einer Brennkraftmaschine 110 gekoppelt ist, welche als Antriebssystem für ein Fahrzeug ausgestaltet sein kann. Die Brennkraftmaschine 110 kann mehrere Brennräume oder Zylinder 112 umfassen. Über Direkteinspritzventile 120 in den Zylindern kann den Zylindern 112 LPG-Kraftstoff direkt bereitgestellt werden. Wie in 1 schematisch gezeigt ist, kann die Brennkraftmaschine 110 Einlassluft aufnehmen und Produkte des verbrannten Kraftstoff-/Luftgemisches auslassen.
Über ein bei 150 allgemein gezeigtes Kraftstoffsystem kann der Brennkraftmaschine 110 Kraftstoff über die Einspritzventile 120 bereitgestellt werden. Bei diesem speziellen Beispiel umfasst das Kraftstoffsystem 150 einen Kraftstoffvorratstank 152 zum Bevorraten des Kraftstoffs im Fahrzeug, eine Kraftstoffpumpe 130 für niedrigeren Druck (z. B. eine Kraftstoffsaugpumpe), eine Kraftstoffpumpe für höheren Druck oder Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140, einen Kraftstoffverteiler 158 und verschiedene Kraftstoffkanäle 154, 155 und 156. In dem in 1 gezeigten Beispiel befördert der Kraftstoffkanal 154 Kraftstoff aus der Pumpe für niedrigeren Druck 130 zum Kraftstofffilter 106. Der Kraftstoffkanal 155 befördert Kraftstoff aus dem Kraftstofffilter 106 zum Kraftstoffkühlraum 137, bevor der Kraftstoff zur Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 gelangt. Der Kraftstoffkanal 156 befördert Kraftstoff aus der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 zum Kraftstoffverteiler 158.
Die Kraftstoffkühlkammer 137 enthält ein Kraftstoffeinspritzventil 123, dem Kraftstoff aus dem Kraftstoffkanal 155 zugeführt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil kann Kraftstoff in die Kraftstoffkühlkammer 137 einspritzen, wo sich der unter Druck befindliche Kraftstoff zu Dampf ausdehnt und in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 fließenden flüssigen Kraftstoff kühlt. Über ein Saugrohreinspritzventil 121, welches verdampften Kraftstoff in den Brennkraftmaschineneinlasskrümmer oder die Zylindereinlassrohre einspritzt, kann ausgedehnter Kraftstoff in die Brennkraftmaschine 110 eingespritzt werden. Alternativ dazu kann ausgedehnter Kraftstoff aus der Kraftstoffkühlkammer 137 austreten und über den Kanal 133 zum Kraftstofftank 152 zurückgeleitet werden. Das Kraftstoffeinspritzventil 123 wird über eine vom Steuergerät 170 zugeführte pulsweitenmodulierte Spannung geöffnet und geschlossen. Dieser gasförmige Kraftstoff kann auch zu dem für das Benzinkraftstoffsystem vorgesehenen Kraftstoffdampfentlüftungssystem geführt werden, falls das Fahrzeug mit einem Benzin-Zusatzsystem ausgestattet ist.
Der Kraftstoffverteiler 158 kann Kraftstoff an jedes von mehreren Kraftstoffeinspritzventilen 120 verteilen. Jedes der mehreren Kraftstoffeinspritzventile 120 kann in einem entsprechenden Zylinder 112 der Brennkraftmaschine 110 angeordnet sein, so dass während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzventile 120 Kraftstoff direkt in jeden zugeordneten Zylinder 112 eingespritzt wird. Alternativ dazu (oder zusätzlich) kann die Brennkraftmaschine 110 Kraftstoffeinspritzventile enthalten, die jeweils am Einlasskanal der Zylinder angeordnet sind, so dass während des Betriebs der Kraftstoffeinspritzventile Kraftstoff in den Einlasskanal jedes Zylinders eingespritzt wird. Im dargestellten Beispiel enthält die Brennkraftmaschine 110 vier Zylinder. Es versteht sich jedoch von selbst, dass die Brennkraftmaschine eine andere Anzahl von Zylindern enthalten kann.
Die Kraftstoffpumpe 130 für niedrigeren Druck kann von einem Steuergerät 170 betrieben werden, um über einen Kraftstoffkanal 154 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 Kraftstoff bereitzustellen. Die Kraftstoffpumpe 130 für niedrigeren Druck kann als Pumpe ausgestaltet sein, die als Kraftstoff-Saugpumpe bezeichnet werden kann. Als Beispiel kann die Kraftstoffpumpe 130 für niedrigeren Druck einen elektrischen Pumpenmotor enthalten, mit dem die Druckzunahme an der Pumpe und/oder der Volumenstrom durch die Pumpe gesteuert werden kann, indem die dem Pumpenmotor bereitgestellte elektrische Leistung variiert wird, wodurch die Motordrehzahl erhöht oder verringert wird. Zum Beispiel kann, während das Steuergerät 170 die der Pumpe 130 bereitgestellte elektrische Leistung reduziert, der Volumenstrom und/oder die Druckzunahme an der Pumpe 130 reduziert werden. Der Volumenstrom und/oder die Druckzunahme an der Pumpe können erhöht werden, indem die der Pumpe 130 bereitgestellte elektrische Leistung erhöht wird. Als Beispiel kann die dem Motor der Pumpe für niedrigeren Druck zugeführte elektrische Leistung aus einem Drehstromgenerator oder einer anderen Energiespeichereinrichtung im Fahrzeug (nicht gezeigt) erhalten werden, wodurch das Steuerungssystem die elektrische Last steuern kann, die verwendet wird, um die Pumpe für niedrigeren Druck 130 anzutreiben. Somit können durch Variieren der Spannung und/oder des Stroms, die der Pumpe für niedrigeren Druck 130 über einen Leiter 182 bereitgestellt wird, der Durchsatz und Druck des der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 und letztendlich dem Kraftstoffverteiler bereitgestellten Kraftstoffs vom Steuergerät 170 verstellt werden.
Die Niederdruck-Kraftstoffpumpe 130 kann in strömungstechnischer Verbindung mit dem Rückschlagventil 104 stehen, um die Kraftstoffzufuhr zu vereinfachen, einen Kraftstoffrückstrom zu verhindern, und den Kraftstoffleitungsdruck aufrechtzuerhalten. Insbesondere enthält das Rückschlagventil 104 einen Kugel-Feder-Mechanismus, der bei einer vorgegebenen Druckdifferenz in Sitzanlage gelangt und schließt, um Kraftstoff stromabwärts des Rückschlagventils 104 zuzuführen. Bei einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 150 eine Reihe von Rückschlagventilen in strömungstechnischer Verbindung mit der Niederdruck-Kraftstoffpumpe 130 enthalten, um ein Rücklaufen von Kraftstoff stromaufwärts der Ventile weiter zu erschweren. Das Rückschlagventil 104 steht in strömungstechnischer Verbindung mit dem Kraftstofffilter 106. Der Kraftstofffilter 106 kann kleine Fremdstoffe entfernen, die im Kraftstoff enthalten sein können, die den Kraftstoffdurchfluss möglicherweise einschränken könnten. Kraftstoff kann vom Filter 106 zum Kraftstoffeinspritzventil 123 und zur Hochdruck-Kraftstoffpumpe (z. B. der Kraftstoffeinspritzpumpe) 140 zugeführt werden. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann den Druck des aus dem Kraftstofffilter empfangenen Kraftstoffs von einem von der Kraftstoffpumpe 130 für niedrigeren Druck erzeugten ersten Druckniveau auf ein zweites Druckniveau erhöhen, das höher ist als das erste Niveau. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann dem Kraftstoffverteiler 158 über die Kraftstoffleitung 156 unter Hochdruck befindlichen Kraftstoff zuführen. Der Betrieb der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 kann basierend auf Betriebsbedingungen des Fahrzeugs verstellt werden, um Geräusche, Schwingungen und Rauigkeit zu reduzieren, was von einem Fahrzeugführer als positiv empfunden werden kann.
Die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 kann vom Steuergerät 170 gesteuert werden, um dem Kraftstoffverteiler 158 Kraftstoff über den Kraftstoffkanal 156 bereitzustellen. Als nicht einschränkendes Beispiel kann die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 einen Durchflussmengenregler, ein elektromagnetisch betätigtes Überströmventil oder einen Kraftstoffvolumenregler, bei 142 angezeigt, einsetzen, um es dem Steuerungssystem zu ermöglichen, das wirksame Pumpvolumen jedes Pumpenhubs zu variieren. Die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 kann von der Brennkraftmaschine 110 mechanisch angetrieben werden, im Gegensatz zur motorisch angetriebenen Kraftstoffpumpe für niedrigeren Druck oder Kraftstoffsaugpumpe 130. Ein Pumpenkolben 144 der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 kann eine mechanische Eingangsleistung aus der Brennkraftmaschinenkurbelwelle oder -nockenwelle über eine Nocke 146 empfangen. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 nach dem Prinzip einer nockengetriebenen Einkolbenpumpe betrieben werden.
Wie in 1 gezeigt, ist ein Kraftstoffsensor 148 im Kanal 154 stromabwärts der Kraftstoffsaugpumpe 130 angeordnet. Der Kraftstoffsensor 148 kann die Kraftstoffzusammensetzung messen und kann basierend auf der Kapazität des Kraftstoffs oder der Molzahl einer dielektrischen Flüssigkeit innerhalb seines Messvolumens arbeiten. Zum Beispiel kann basierend auf der Kapazität des Kraftstoffs eine Ethanolmenge (z. B. flüssiges Ethanol) im Kraftstoff bestimmt werden (z. B. wenn eine Kraftstoff-Alkohol-Mischung verwendet wird). Der Kraftstoffsensor 148 kann dazu verwendet werden, ein Verdampfungsniveau des Kraftstoffs zu bestimmen, da Kraftstoffdampf im Messvolumen eine kleinere Molzahl aufweist als flüssiger Kraftstoff. Von daher kann eine Kraftstoffverdampfung angezeigt werden, wenn die Kapazität des Kraftstoffs abfällt. Wie in Bezug auf 4 und 5 ausführlicher beschrieben wird, kann der Kraftstoffsensor 148 dazu verwendet werden, den Grad der Kraftstoffverdampfung des Kraftstoffs zu bestimmen, so dass das Steuergerät 170 den Saugpumpenförderdruck verstellen kann, um die Kraftstoffverdampfung in der Kraftstoffsaugpumpe 130 zu reduzieren.
Ferner kann in einigen Beispielen die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 als Kraftstoffsensor 148 betrieben werden, um den Grad der Kraftstoffverdampfung zu bestimmen. Zum Beispiel bildet eine Kolbenzylinderbaugruppe der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 einen flüssigkeitsgefüllten Kondensator. Von daher ermöglicht die Kolbenzylinderbaugruppe, dass die Kraftstoffeinspritzpumpe 140 das kapazitative Element im Kraftstoffzusammensetzungssensor sein kann. Bei einigen Beispielen kann die Kolbenzylinderbaugruppe der Kraftstoffeinspritzung 140 der wärmste Punkt im System sein, so dass sich Kraftstoffdampf dort zuerst entwickelt. Bei einem solchen Beispiel kann die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe 140 als Sensor zum Erfassen von Kraftstoffverdampfung eingesetzt werden, da Kraftstoffverdampfung an der Kolbenzylinderbaugruppe eintreten kann, bevor sie anderenorts im System eintritt.
Wie in 1 gezeigt ist, enthält der Kraftstoffverteiler 158 einen Kraftstoffverteilerdrucksensor 162 zum Bereitstellen einer Anzeige des Kraftstoffverteilerdrucks an das Steuergerät 170. Ein Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 164 kann dazu verwendet werden, dem Steuergerät 170 eine Anzeige der Brennkraftmaschinendrehzahl bereitzustellen. Die Anzeige der Brennkraftmaschinendrehzahl kann dazu verwendet werden, die Drehzahl der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 festzustellen, da die Pumpe 140 von der Brennkraftmaschine 110 mechanisch, zum Beispiel über die Kurbelwelle oder Nockenwelle, angetrieben wird. Ein Abgassensor 166 kann dazu verwendet werden, dem Steuergerät 170 eine Anzeige der Abgaszusammensetzung bereitzustellen. Als Beispiel kann der Gassensor 166 eine Lambdasonde (universal exhaust gas sensor, UEGO) enthalten. Der Abgassensor 166 kann vom Steuergerät als Rückmeldung verwendet werden, um die der Brennkraftmaschine über die Einspritzventile 120 zugeführte Kraftstoffmenge zu verstellen. Auf diese Weise kann das Steuergerät 170 das der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoff/Luft-Verhältnis auf ein Soll-Kraftstoff/Luft-Verhältnis steuern.
Ferner kann das Steuergerät 170 andere Brennkraftmaschinen-/ Abgasparametersignale wie Brennkraftmaschinenkühlmitteltemperatur, Brennkraftmaschinendrehzahl, Drosselklappenstellung, Einlasskrümmerabsolutdruck, Schadstoffbegrenzungseinrichtungstemperatur usw., aus anderen Sensoren der Brennkraftmaschine empfangen. Ferner kann das Steuergerät 170 auch eine Rückkopplungssteuerung basierend auf unter anderem aus dem Kraftstoffsensor 148, Drucksensor 162 und Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 164 empfangenen Signalen bereitstellen. Zum Beispiel kann das Steuergerät 170 Signale senden, um einen Strompegel, eine Stromanstiegsrate, eine Pulsweite eines Magnetventils 142 der Kraftstoffeinspritzpumpe 140 und dergleichen zu verstellen, um den Betrieb der Kraftstoffeinspritzpumpe 140, einen Kraftstoffdrucksollwert des Kraftstoffdruckreglers, und/oder eine Kraftstoffeinspritzmenge und/oder -steuerung basierend auf Signalen aus dem Kraftstoffsensor 148, Drucksensor 162, Brennkraftmaschinendrehzahlsensor 164 und dergleichen zu verstellen.
Das Steuergerät 170 kann die Einspritzventile 120 und das Einspritzventil 123 jeweils einzeln betätigen. Das Steuergerät 170 und andere geeignete Brennkraftmaschinensystem-Steuergeräte können ein Steuerungssystem umfassen. Das Steuergerät 170 enthält in diesem speziellen Beispiel eine elektronische Steuereinheit mit einem oder mehreren von einer Eingabe-/Ausgabeeinrichtung (input/output, I/O) T 172, einer Zentraleinheit (central processing unit, CPU) 174, einem Festwertspeicher (read-only memory, ROM) 176 oder nichtflüchtigen Speicher, einem Direktzugriffspeicher (random-accessible memory, RAM) 177 und batteriebetriebenen Speicher (keep-alive memory, KAM) 178. Das Speichermedium ROM 176 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die vom Prozessor 174 zur Durchführung der nachfolgend beschriebenen Verfahren, sowie anderer zu erwartender, aber nicht speziell aufgeführter Varianten ausführbare nichtflüchtige Befehle darstellen.
Das dargestellte Kraftstoffdirekteinspritzungssystem 100 ist ein rückführungsloses Kraftstoffsystem und kann ein mechanisches rückführungsloses Kraftstoffsystem oder ein elektronisches rückführungsloses Kraftstoffsystem sein. Im Fall eines mechanischen rückführungslosen Kraftstoffsystems kann der Kraftstoffverteilerdruck über einen am Kraftstofftank 152 angeordneten Druckregler (nicht gezeigt) gesteuert werden. Bei einem elektronischen rückführungslosen Kraftstoffsystem kann ein Drucksensor 162 am Kraftstoffverteiler 158 angebracht sein, um den Kraftstoffverteilerdruck gegenüber dem Krümmerdruck zu messen. Das Signal aus dem Drucksensor 162 kann an das Steuergerät 170, das die Spannung zur Kraftstoffeinspritzpumpe 140 moduliert, rückgekoppelt werden, um den Einspritzventilen den Soll-Kraftstoffdruck und den Soll-Kraftstoffstoffdurchsatz bereitzustellen.
Bei anderen Beispielen kann, auch wenn dies in 1 nicht gezeigt ist, das Kraftstoffdirekteinspritzungssystem 100 eine Rücklaufleitung enthalten, mit der überschüssiger Kraftstoff über einen Kraftstoffdruckregler über eine Rücklaufleitung zum Kraftstofftank zurückgeleitet wird. Ein Kraftstoffdruckregler kann mit einer Rücklaufleitung in Reihe gekoppelt sein, um den dem Kraftstoffverteiler 158 zugeführten Kraftstoff auf einem Soll-Druck zu steuern. Um den Kraftstoffdruck auf dem Soll-Niveau zu steuern, kann der Kraftstoffdruckregler überschüssigen Kraftstoff über die Rücklaufleitung zurück zum Kraftstofftank 152 leiten. Es versteht sich, dass der Betrieb des Kraftstoffdruckreglers verstellt werden kann, um den Soll-Kraftstoffdruck den Betriebsbedingungen entsprechend zu verändern.
Das System von 1 stellt somit ein Fahrzeugsystem bereit, das eine Brennkraftmaschine, eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe, die der Brennkraftmaschine Kraftstoff zuführt, wobei die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eine Kraftstoffkühlkammer enthält, ein Kühlungseinspritzventil in strömungstechnischer Verbindung mit der Kühlkammer, eine Saugpumpe, die der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff zuführt, und ein Steuergerät, das in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Befehle zum Erhöhen des Kraftstoffdurchflusses zur Kraftstoffkühlkammer in Reaktion auf einen volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe enthält, umfasst. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner Befehle zum Erhöhen des Förderdrucks der Saugpumpe in Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe. Das Kraftstoffsystem enthält, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe als Basis dafür dient, zu bestimmen, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner ein strömungstechnisch mit der Kraftstoffkühlkammer verbundenes Saugrohreinspritzventil. Das Fahrzeugsystem umfasst ferner einen Kraftstoffkanal, der eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Kraftstoffkühlkammer und einem Kraftstofftank bereitstellt. Das Fahrzeugsystem enthält, dass das Steuergerät zusätzliche Befehle zum Bestimmen einer Abweichung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe enthält. In 2 ist nun eine beispielhafte Kurvenaufzeichnung von Temperaturen und Drücken gezeigt, bei denen zwei verschiedene Kraftstoffe überkritisch werden. Ein Kraftstoff wie Propan oder Butan kann bei markierten Temperaturen und Drücken überkritisch werden. Der Kraftstoff hat keine definitive gasförmige oder flüssige Phase wenn er überkritisch ist. Des Weiteren kann die Dichte des Kraftstoffs schwierig zu ermitteln sein, wodurch es schwierig wird, eine Soll-Kraftstoffmasse einzuspritzen, um die Leistungsanforderungen der Brennkraftmaschine zu erfüllen. Dementsprechend kann es schwierig sein, sicherzustellen, dass eine Soll-Kraftstoffmenge eingespritzt wird, um die Möglichkeit von Abweichungen der Kraftstoffzufuhr in die Brennkraftmaschine zu reduzieren.
Die Kurvenaufzeichnung von 2 weist eine Y-Achse auf, die den Druck und die Druckanstiege in Richtung des Pfeils der Y-Achse darstellt. Die Kurvenaufzeichnung von 2 enthält auch eine X-Achse, die die Temperatur und die Temperaturanstiege in Richtung des Pfeils der X-Achse darstellt.
Die Kurve 202 stellt eine Phasenlinie dar, die trennt wo Propan flüssig oder gasförmig ist. Propan ist bei Bedingungen oberhalb der Kurve 202 in einem flüssigen Zustand und bei Bedingungen unterhalb der Kurve 202 in einem gasförmigen Zustand. Bei Temperaturen und Drücken oberhalb von 206 erreicht Propan einen überkritischen Zustand. Die horizontale Linie 226 stellt eine Temperatur dar, bei der Propan überkritisch wird. Die vertikale Linie 220 stellt eine Temperatur dar, bei der Propan überkritisch wird.
Die Kurve 204 stellt eine Phasenlinie dar, die trennt wo Butan flüssig oder gasförmig ist. Butan ist bei Bedingungen oberhalb der Kurve 204 in einem flüssigen Zustand und bei Bedingungen unterhalb der Kurve 204 in einem gasförmigen Zustand. Bei Temperaturen und Drücken oberhalb von 208 erreicht Propan einen überkritischen Zustand. Die horizontale Linie 224 stellt eine Temperatur dar, bei der Propan überkritisch wird. Die vertikale Linie 222 stellt eine Temperatur dar, bei der Propan überkritisch wird. Bei Temperaturen von größer als 222 ist Butan überkritisch. Bei Drücken von größer als 224 ist Butan überkritisch.
Somit kann es wünschenswert sein, Propan auf Temperaturen von weniger als 220 und Drücken von weniger als 226 zu halten, so dass die der Brennkraftmaschine zugeführte Propanmasse genau bestimmt und reguliert werden kann. Analog dazu kann es wünschenswert sein, Butan auf Temperaturen von weniger als 224 und Drücken von weniger als 224 zu halten, so dass die der Brennkraftmaschine zugeführte Butanmasse genau bestimmt und reguliert werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Steuern des volumetrischen Wirkungsgrads der Direkteinspritzungspumpe etwas anderes ist, als eine Verwendung von Temperatur- und Druckmessungen, um einen Soll-Direkteinspritzungspumpendruck oder Soll-Kühlungsverstellungen anzuzeigen. Bei Systemen, die auf diese Messungen zurückgreifen, muss von einem maximal flüchtigen Kraftstoff ausgegangen werden. Die vorliegende Erfindung nähert sich einer Mindestdruckbeaufschlagung und -kühlung an, um die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe auf dem vollen volumetrischen Wirkungsgrad zu halten.
In 3 ist nun ein beispielhafter prophetischer Ablauf für das Zuführen von LPG-Kraftstoff an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe gezeigt. Der Ablauf von 3 kann vom System von 1 gemäß dem Verfahren von 5 bereitgestellt werden. Das Doppel-S entlang der X-Achse der jeweiligen Kurvenaufzeichnungn stellt eine Diskontinuität oder Unterbrechung der Zeitlinie dar. Die vertikalen Markierungen T0–T5 stellen Zeitpunkte von Interesse im Betriebsablauf dar.
Die erste Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung eines volumetrischen Wirkungsgrads einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe dar, und der volumetrische Wirkungsgrad nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu. Die horizontale Linie 302 stellt einen Schwellenwert des volumetrischen Direkteinspritzpumpenwirkungsgrads dar. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe über der horizontalen Linie 302 liegt, wird der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff nicht in einem überkritischen Zustand zugeführt. Wenn der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe unter der horizontalen Linie 302 liegt, kann der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zumindest etwas Kraftstoff zumindest teilweise in einem überkritischen Zustand zugeführt werden.
Die zweite Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung eines Kraftstoffdurchflusszustands eines Kühlungseinspritzventils gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt den Kraftstoffdurchflusszustand des Kühlungseinspritzventils (z. B. 123 von 1) dar. Wenn die Auftragsspur auf einem höheren Niveau in der Nähe des Pfeils der Y-Achse liegt, strömt Kraftstoff durch das Kraftstoffkühlungseinspritzventil. Wenn die Auftragsspur auf einem niedrigeren Niveau in der Nähe des Pfeils der X-Achse liegt, strömt kein Kraftstoff durch das Kraftstoffkühlungseinspritzventil. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu.
Die dritte Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung der Förderleistung einer Saug- oder Niederdruckpumpe gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt den Förderdruck der Niederdruckpumpe dar, und der Druck nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu.
Die vierte Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung des Kraftstoffdurchflusszustands eines Saugrohreinspritzventils gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt den Kraftstoffdurchflusszustand des Saugrohreinspritzventils (z. B. 121 von 1) dar. Wenn die Auftragsspur auf einem höheren Niveau in der Nähe des Pfeils der Y-Achse liegt, strömt Kraftstoff durch das Saugrohreinspritzventil. Wenn die Auftragsspur auf einem niedrigeren Niveau in der Nähe des Pfeils der X-Achse liegt, strömt kein Kraftstoff durch das Saugrohreinspritzventil. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu.
Die fünfte Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung eines Kraftstoffdurchflusszustands eines Kraftstoffdirekteinspritzventils gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt den Kraftstoffdurchflusszustand des Kraftstoffdirekteinspritzventils (z. B. 120 von 1) dar. Wenn die Auftragsspur auf einem höheren Niveau in der Nähe des Pfeils der Y-Achse liegt, strömt Kraftstoff durch das Kraftstoffdirekteinspritzventil. Wenn die Auftragsspur auf einem niedrigeren Niveau in der Nähe des Pfeils der X-Achse liegt, strömt kein Kraftstoff durch das Kraftstoff-Direkteinspritzventil. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu.
Die sechste Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung der Umgebungstemperatur gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt die Umgebungstemperatur dar, und die Umgebungstemperatur nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu.
Die siebte Kurvenaufzeichnung von 3 ist eine Kurvenaufzeichnung der Brennkraftmaschinenlast gegen die Zeit. Die Y-Achse stellt die Brennkraftmaschinenlast dar, und die Brennkraftmaschinenlast nimmt in Richtung des Pfeils der Y-Achse zu. Die X-Achse stellt die Zeit dar, und die Zeit nimmt in Richtung des Pfeils der X-Achse zu.
Zum Zeitpunkt T0 ist die Umgebungstemperatur niedrig und der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe liegt über dem Schwellenwert 302. Kalte Umgebungstemperaturen können es möglich machen, der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff (z. B. LPG) in flüssigem Zustand zuzuführen, ohne den Kraftstoff über das Kühlungseinspritzventil zu kühlen. Der Kühlungseinspritzventildurchfluss ist folglich null und die Kanaleinspritzung (port fuel injection, PFI) ist deaktiviert. Die Saugpumpe führt der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff auf einem unteren Mittelniveau zu. Die Kraftstoffdirekteinspritzventile sind aktiviert und Kraftstoff wird in Brennkraftmaschinenzylinder direkteingespritzt.
Zum Zeitpunkt T1 hat die Brennkraftmaschinenlast in Reaktion auf eine Erhöhung des vom Fahrer angeforderten Drehmoments (nicht gezeigt) zugenommen. Durch das Betreiben der Brennkraftmaschine mit einer höheren Last kann sich die Kraftstofftemperatur erhöhen, da erforderlich sein kann, dass die Saugpumpe ihre Förderleistung erhöht, um der Brennkraftmaschine bei höheren Lasten größere Kraftstoffmengen zuzuführen, und weil sich die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe in unmittelbarer Nähe zur Brennkraftmaschine befinden kann, wodurch sich die Wärmeabgabe bei höheren Lasten erhöht. Der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe reduziert sich und in Reaktion auf den verringerten volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe wird der Saugpumpendruck erhöht. Durch Erhöhen des Drucks am Saugpumpenauslass wird sichergestellt, dass der Kraftstoff in flüssigem Zustand bleibt während er in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintritt. Insbesondere wird durch Druckbeaufschlagung des Kraftstoffs ermöglicht, dass der Kraftstoff bei höheren Kraftstofftemperaturen in einem flüssigem Zustand bleibt. Das Kühlungseinspritzventil und das Saugrohreinspritzventil bleiben deaktiviert. Das Kühlungseinspritzventil ist deaktiviert weil ein Betreiben des Kühlungseinspritzventils bei niedrigen Umgebungstemperaturen dazu führen kann, dass sich an der Kraftstoffkühlkammer Eis bildet.
Am Zeitpunkt T2 bleibt die Brennkraftmaschinenlast auf einem höheren Niveau, aber der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe ist aufgrund der Erhöhung des Saugpumpendrucks größer als der Schwellenwert 302. Sowohl das Kühlungseinspritzventil als auch das Saugrohreinspritzventil bleiben ausgeschaltet. Die Umgebungstemperatur bleibt niedrig und Kraftstoff wird weiterhin direkt in die Brennkraftmaschine eingespritzt.
Nach dem Zeitpunkt T2 und vor dem Zeitpunkt T3 ist die Brennkraftmaschinenlast reduziert und der Saugpumpendruck ist reduziert, da die Saugpumpe nicht so viel Kraftstoff fördert wie bei der höheren Brennkraftmaschinenlast. Folglich ist die Kraftstofferwärmung reduziert.
Nach der Zeitlinienunterbrechung und vor dem Zeitpunkt T3 erhöht sich die Umgebungstemperatur auf ein höheres Niveau und die Brennkraftmaschinenlast liegt auf einem niedrigen Niveau. Das Saugrohreinspritzventil wird aktiviert und das Kühlungseinspritzventil ist ausgeschaltet; bei einigen Beispielen kann das Kühlungseinspritzventil jedoch aktiv sein falls dem Saugrohreinspritzventil Kraftstoff über das Kühlungseinspritzventil zugeführt wird. Die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe führt den Direkteinspritzventilen keinen Kraftstoff zu, da die Direkteinspritzventile ausgeschaltet sind, aber der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe liegt auf einem höheren Wert, da der Kraftstoff der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe in einem flüssigem Zustand zugeführt wird. Die Saugpumpe führt Kraftstoff mit einem niedrigeren Mitteldruck zu.
Zum Zeitpunkt T3 hat sich die Brennkraftmaschinenlast erhöht und der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe hat sich auf weniger als den Schwellenwert 302 reduziert. Ferner wurden die Kraftstoffdirekteinspritzventile und die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe (nicht gezeigt) aktiviert. Die Umgebungstemperatur bleibt auch auf einem höheren Niveau. Dementsprechend wird das Kühlungseinspritzventil aktiviert, um der Kühlkammer Kraftstoff zuzuführen, wodurch sich der Kraftstoff ausdehnen kann und kühler Kraftstoff in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintreten kann. Die Saugpumpe bleibt auf einem konstanten Wert, da es bei höheren Umgebungstemperaturen wirksamer sein kann, Kühlung bereitzustellen, während die Saugpumpe höhere Drücke erreichen müsste, um zu verhindern, dass der Kraftstoff überkritisch wird. Demgegenüber verdampft der flüssige Kraftstoff und kühlt den in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff, ohne dass der Kraftstoffdruck erhöht werden müsste. Das Saugrohreinspritzventil bleibt aktiv und Kraftstoff, der dazu verwendet wird, den in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff zu kühlen, wird der Brennkraftmaschine über das Saugrohreinspritzventil zugeführt.
Zwischen den Zeitpunkten T3 und T4 erhöht sich der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe in Reaktion darauf, dass kühlender Kraftstoff in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintritt, auf mehr als das Niveau 302. Die Brennkraftmaschinenlast steigt ebenfalls weiter an.
Zum Zeitpunkt T4 erreicht die Brennkraftmaschinenlast ein höheres Niveau, auf dem die Saugrohreinspritzventile deaktiviert werden, um in Reaktion auf die erhöhte Anforderung durch den Fahrer (nicht gezeigt) eine maximale Brennkraftmaschinenleistung zu ermöglichen. Falls die Saugrohreinspritzventile aktiv blieben, würde die Kraftstoffverdampfung die Luftansaugung in die Brennkraftmaschinenzylinder einschränken. In der Darstellung wird das Kühlungseinspritzventil deaktiviert, das Kühlungseinspritzventil kann jedoch aktiv bleiben, falls in die Kühlkammer eingespritzter Kraftstoff in den Kraftstofftank zurückgeleitet werden kann. Die Kraftstoffdirekteinspritzventile bleiben aktiv und der Saugpumpendruck erhöht sich in Reaktion darauf, dass sich der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe auf weniger als das Niveau 302 reduziert. Die Umgebungstemperatur bleibt auf einem höheren Niveau.
Zum Zeitpunkt T5 reduziert sich die Brennkraftmaschinenlast in Reaktion auf eine reduzierte Anforderung vom Fahrer (nicht gezeigt). Um den Energieverbrauch zu senken, wird der Saugpumpendruck reduziert, und das Kühlungseinspritzventil und die Saugrohreinspritzventile werden in Reaktion auf die reduzierte Brennkraftmaschinenlast und die höhere Umgebungstemperatur wieder aktiviert. Das Kraftstoffdirekteinspritzventil bleibt aktiv, da sich die Brennkraftmaschinenlast auf einem mittleren Niveau befindet. Dadurch, dass das Kühlungseinspritzventil betrieben wird, wird es der Saugpumpe ermöglicht, der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssigen Kraftstoff zuzuführen. Dementsprechend arbeitet die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe mit einem höheren volumetrischen Wirkungsgrad.
Auf diese Weise kann der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführter Kraftstoff gekühlt und/oder beaufschlagt werden, um es der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zu ermöglichen, mit einem höheren volumetrischen Wirkungsgrad zu arbeiten. Durch das Kühlen des Kraftstoffs kann es ermöglicht werden, die Saugpumpe mit weniger elektrischer Energie zu betreiben. Des Weiteren kann, wenn Kühlen des Kraftstoffs zu einem Vereisen führen kann, oder wenn kein Kraftstoff in den Saugkanal eingespritzt werden kann, damit die Brennkraftmaschinenleistung einen maximalen Wert erzielen kann, der Saugpumpendruck erhöht werden.
In 4 ist nun ein Blockschaltbild eines beispielhaften Steuergeräts für ein Zuführen von LPG oder anderen, ähnlichen Kraftstoffen an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe und eine Brennkraftmaschine gezeigt. Das Steuergerät von 4 kann im System von 1 als ausführbare Befehle enthalten sein.
Die Brennkraftmaschinendrehzahl geht bei 402 in das Steuergerät 400 ein. Die Brennkraftmaschinendrehzahl kann über einen Brennkraftmaschinenstellungssensor bestimmt werden. Die Brennkraftmaschinendrehzahl kann in eine Anzahl von Pumpenhübe umgewandelt werden, indem die Anzahl von Pumpenhüben in einer Brennkraftmaschinenumdrehung mit der Brennkraftmaschinendrehzahl multipliziert wird. Der Kraftstoffdirekteinspritzpumpen-Steuerungsbefehl geht bei 404 in das Steuergerät 400 ein. Die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe steuert eine Stellung eines Ventils am Einlass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe, das ein von der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe gefördertes Volumen verstellt. Das Kraftstoffeinspritzvolumen (z. B. volles Volumen pro Hub) geht bei 406 in das Steuergerät 400 ein. Das Kraftstoffdirekteinspritzpumpenvolumen kann vorbestimmt und im Speicher des Steuergeräts gespeichert werden. Der Kraftstoffverteilerdruck geht bei 408 in das Steuergerät 400 ein. Der Kraftstoffverteilerdruck kann über einen Kraftstoffdrucksensor wie 162 von 1 bestimmt werden.
Bei 412 bestimmt das Steuergerät 400 den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe basierend auf den Eingaben von Brennkraftmaschinendrehzahl, Kraftstoffdirekteinspritzpumpen-Steuerungsbefehl, Direkteinspritzungsvolumen und Kraftstoffverteilerdruck.
In Block 412 ist eine Massenerhaltungsberechnung (nicht Volumenerhaltung) umfasst. Ausgegeben wird jedoch der volumetrische Wirkungsgrad. Es werden die Einspritzungsmasse, gespeicherte Masse und geförderte Masse bestimmt. Falls der Kraftstoffverteiler überkritisch ist, ist die Dichte etwas ungewiss, aber für Fälle eines konstanten Kraftstoffverteilerdrucks verliert dieser Faktor sehr an Bedeutung. Der Einspritzventilmassendurchsatz kann auf herkömmliche Weise berechnet werden:
sqrt(Einspritzdruck)·Dichte·Konstante, oder er kann alternativ dazu berechnet werden als: Luftdurchsatz / UEGO_Kraftstoff/Luft-Verhältnis. Dadurch, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpeneinlass unterkritisch gehalten wird, kann ihr Massenaustausch berechnet werden. Falls der Massenaustausch der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe wesentlich reduziert ist, dann kann geschlussfolgert werden, dass die Dichte am Einlass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe abgesunken ist und der Druck oder die Kühlung des Kraftstoffs erhöht werden können. Es ist wünschenswert, den Pumpeneinlass unterkritisch zu halten, und dabei gleichzeitig dem Pumpenauslass (dem Kraftstoffverteiler) zu ermöglichen, überkritisch zu sein.
Das dem Kraftstoffverteiler 158 zugeführte theoretische Kraftstoffvolumen kann das dem Kraftstoffverteiler 158 bei 100%igem Wirkungsgrad der Kraftstoffeinspritzpumpe zugeführte Kraftstoffvolumen umfassen, und kann gemäß Gleichung (1) bestimmt werden: Kraftstoffvolumen in den Kraftstoffverteiler bei 100% Wirkungsgrad = (Anzahl von Pumpenhüben·Pumpensteuerungsbefehl·volles Volumen pro Hub) (1)
Unter Verwendung von Gleichung (1) kann das bei 100%igem Wirkungsgrad in den Verteiler zugeführte Kraftstoffvolumen über eine vorbestimmte Zeitdauer, zum Beispiel über eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben, berechnet werden. Zum Beispiel kann, da die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe hochfrequent geschaltet wird, eine vorbestimmte Anzahl von Pumpenhüben mehrere Pumpenhübe umfassen, so dass das Kraftstoffvolumen genau berechnet werden kann. Das volle Volumen pro Hub kann abhängig von der Pumpenausführung, dem Pumpentyp und/oder dem Pumpenbetrieb berechnet werden.
Als Nächstes wird gemäß Gleichung (2) das in die Brennkraftmaschine eingespritzte Ist-Kraftstoffvolumen berechnet: Eingespritztes Kraftstoffvolumen = Σ_i[Soll – Kraftstoffeinspritzmasse)·Kraftstoffdichte (2)
In Gleichung (2) ergibt die Soll-Kraftstoffeinspritzmasse multipliziert mit der Kraftstoffdichte das Soll-Kraftstoffeinspritzvolumen, das über alle i Einspritzventile/Zylinder summiert wird, um das gesamte in die Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffvolumen zu bestimmen. Der Einheitlichkeit halber wird Gleichung (2) über die gleiche Zeitdauer oder Anzahl von Pumpenhüben berechnet wie Gleichung (1).
Man beachte, dass es, wenn Kraftstoff im Kraftstoffverteiler überkritisch wird, nicht möglich sein kann, eine genaue Information über dessen Dichte zu erhalten. In diesem Fall kann der Kraftstoffverteilerdruck auf einen hohen gleichbleibenden Druck gesteuert werden – nahe dem überkritischen Druck. Falls der Kraftstoffverteilerdruck konstant ist, kann die Massenspeicheränderung im Kraftstoffverteiler außer Acht gelassen werden. Als Nächstes wird gemäß Gleichung (3) die Kraftstoffverteilerdruckerhöhung berechnet, die sich aus dem zum Kraftstoffverteiler 158 gepumpten Kraftstoff ergibt: Kraftstoffverteilerdruckerhöhung = Nettokraftstoffvolumen in den Kraftstoffverteiler·Wirksamer Modul (3)
Alternativ dazu kann die Kraftstoffverteilerdruckerhöhung durch das in Gleichung (3a) gezeigte Verhältnis ausgedrückt werden:
Das Nettokraftstoffvolumen in den Kraftstoffverteiler kann somit bestimmt werden aus der Differenz zwischen dem dem Kraftstoffverteiler zugeführten theoretischen Kraftstoffvolumen gemäß Gleichung (1), multipliziert mit dem volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe und dem in die Brennkraftmaschine eingespritzten Kraftstoffvolumen gemäß Gleichung (2). Der wirksame Modul ist die Druckerhöhung am Kraftstoffverteiler für ein jeweiliges Volumen von in den Kraftstoffverteiler zugeführtem Nettokraftstoffvolumen. Der wirksame Modul kann von der Ausführung des Kraftstoffverteilers (z. B. Volumen, Baumaterial, und dergleichen), der Kraftstoffzusammensetzung, den Kraftstoffsystembedingungen (Temperatur, Druck und dergleichen) und dergleichen abhängen. Ein typischer wirksamer Modul kann zum Beispiel 1,5 MPa/0,25 cc Kraftstoff sein, und ein typischer Kompressionsmodul kann 1,5 MPa sein. Das Nettokraftstoffvolumen in den Kraftstoffverteiler kann gemäß Gleichung (4) berechnet werden: Nettokraftstoffvolumen in den Verteiler = (Kraftstoffvolumen in den Verteiler bei 100% Wirkungsgrad·volumetrischer Pumpenwirkungsgrad) – Kraftstoffeinspritzvolumen (4).
Entsprechend ergibt sich durch Einsetzen von Gleichung (1) und (2) in (3) die Gleichung (5): Kraftstoffverteilerdruckerhöhung = ((Kraftstoffvolumen in den Verteiler bei 100% Wirkungsgrad·volumetrischer Pumpenwirkungsgrad) – eingespritzter Kraftstoff)·wirksamer Modul) (5)
Als Nächstes wird der volumetrische Wirkungsgrad der Direkteinspritzpumpe bestimmt, indem Gleichung (5) gemäß Gleichung (6) und (7) berechnet wird:
Folglich kann gemäß Gleichung (7) der volumetrische Pumpenwirkungsgrad aus den gemessenen Mengen bei 412 berechnet werden. Der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe wird in die Summierverbindungsstelle 414 eingegeben.
Der volumetrische Soll-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe wird bei 410 in das Steuergerät 400 eingegeben. Der volumetrische Soll-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kann empirisch ermittelt und im Speicher gespeichert werden. Bei einem Beispiel dazu ist der volumetrische Soll-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe ein Wert, der anzeigt, dass flüssiger Kraftstoff gefördert wird (z. B. ein Wert größer als 90%). Die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe ist eine sehr wirksame Pumpe, sofern sie nicht ein verdichtbares Gas pumpt. Demnach kann der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eine Basis für eine Bestimmung sein, ob der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff in einem überkritischen Zustand oder ein flüssiger Kraftstoff zugeführt wird. Bei einem Beispiel dazu kann die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe mit einem Wirkungsgrad von 92% arbeiten, falls sie Flüssigkeit pumpt. Somit kann, falls der volumetrische Ist-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe weniger ist als ein volumetrischer Wirkungsgrad von 90%, bestimmt werden, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff in einem überkritischen Zustand zugeführt wird. Die Differenz zwischen dem volumetrischen Ist-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe und dem volumetrischen Soll-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe wird bestimmt, indem der volumetrische Ist-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe vom volumetrischen Soll-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe abgezogen wird. Die Ausgangsgröße der Summierverbindungsstelle 414 wird in den Steuerungspfadlogikselektorblock 415 eingegeben. Bei einigen Beispielen kann jedoch der Block 415 wegfallen, so dass der Saugpumpendruck und die Kühlungseinspritzventilausbringung zusammen verstellt werden.
Bei 415 beurteilt das Verfahren 400, ob der Saugpumpenförderdruck oder der Kühlungseinspritzventildurchfluss erhöht werden soll, um den der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoff in einen flüssigen Zustand zu treiben. Falls der Ausgangswert der Summierverbindungsstelle null plus oder minus eine vorbestimmte Menge ist, werden weder der Saugpumpendruck noch das Kühlungseinspritzventil verstellt. Falls jedoch der Wert positiv und größer als die vorbestimmte Menge ist, wird der Saugpumpendruck oder die Kühlungseinspritzung verstellt. Bei einem Beispiel dazu wählt die Logik bei 415 aus, den Saugpumpendruck oder den Kühlungseinspritzventildurchfluss basierend auf Bedingungen einschließlich der Umgebungstemperatur, der Brennkraftmaschinenlast und des Kraftstoffdurchsatzes zu verstellen. Falls die Umgebungstemperatur niedrig ist, wird der Kraftstoffdruck an der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe erhöht, da das Betreiben des Kühlungseinspritzventils zu Vereisungszuständen in der Kraftstoffkühlkammer führen kann. Dadurch, dass der Kraftstoffdruck erhöht wird, kann der Kraftstoff aus einem überkritischen Zustand wieder in einen flüssigen Zustand übergehen.
Demgegenüber kann, falls die Umgebungstemperatur hoch ist, außer bei hohen Brennkraftmaschinenlastbedingungen, das Kühlungseinspritzventil betrieben werden. Falls jedoch durch das Kühlungseinspritzventil fließender Kraftstoff in den Kraftstofftank zurückgeleitet werden kann wenn die Brennkraftmaschine bei hohen Lasten arbeitet, kann das Kühlungseinspritzventil gleichzeitig mit der Erhöhung des Saugpumpendrucks betrieben werden. Falls die Brennkraftmaschine bei niedrigen Lasten arbeitet wenn die Umgebungstemperatur hoch ist, kann das Kühlungseinspritzventil aktiviert werden und der Kraftstoff kann der Brennkraftmaschine teilweise oder ausschließlich über ein oder mehrere Saugrohreinspritzventile zugeführt werden. Falls die Brennkraftmaschine bei mittleren Lasten bei hoher Umgebungstemperatur arbeitet, kann das Kraftstoffdirekteinspritzventil aktiviert werden während das Kühlungseinspritzventil aktiv ist und während Kraftstoff der Brennkraftmaschine auch über das Saugrohreinspritzventil zugeführt wird. Falls der Saugpumpendruck verstellt werden soll, wird die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe von der Summierverbindungsstelle 414 an die Proportionalverstärkung 416 und Integralverstärkung 418 geleitet. Anderenfalls wird, falls der Kühlungseinspritzventildurchfluss verstellt werden soll, die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe aus der Summierverbindungsstelle 414 zum Proportionalverstärkungsblock 440 geleitet.
Bei Proportionalverstärkungsblock 416 multipliziert eine Proportionalverstärkung den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzung, um einen Teil einer Saugpumpenspannungs- oder -leistungsverstellung bereitzustellen. Analog dazu multipliziert bei Integralsteuerungsblock 418 eine Integralverstärkung den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzung, um einen Teil der Saugpumpenspannungs- oder -leistungsverstellung bereitzustellen. Die Ergebnisse aus der proportionalen und integralen Multiplikation werden addiert und der Summierverbindungsstelle 420 bereitgestellt.
Bei der Summierverbindungsstelle 420 werden die summierten Korrekturen der proportionalen und integralen Abweichung zu einem Kraftstoffdirekteinspritzpumpen-Steuerungsbefehl aus Block 422 hinzuaddiert. Der Kraftstoffdirekteinspritzpumpen-Steuerungsbefehl kann empirisch bestimmt werden und im Speicher des Steuergeräts als Einträge in einer über Brennkraftmaschinendrehzahl und -last indizierten Tabelle gespeichert werden. Die Tabelle gibt eine Saugpumpensteuerungsbefehlsspannung oder -leistung aus, die der Saugpumpe 130 zusammen mit der proportionalen und integralen Abweichungskorrektur bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann der Saugpumpendruck erhöht werden falls der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kein flüssiger Kraftstoff zugeführt wird.
Bei Proportionalverstärkungsblock 440 multipliziert eine Proportionalverstärkung den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzung, um einen durch das Einspritzventil 121 von 1 bereitgestellten Kühlkraftstoffdurchsatz pro Brennkraftmaschinenumdrehung bereitzustellen. Die Proportionalverstärkung bei 440 kann sich wesentlich von der Proportionalverstärkung bei 418 unterscheiden. Das Ergebnis aus der proportionalen Multiplikation wird einer Kraftstoffeinspritzungsdurchsatz-zu-Tastverhältnis-Übertragungsfunktion bereitgestellt. Die Übertragungsfunktion wandelt den Kühlkraftstoffdurchsatz in ein Tastverhältnis um, das dem Kühlungseinspritzventil zugeführt wird. Bei einem Beispiel dazu wird dem Kühlungseinspritzventil eine Spannung mit einer festen Frequenz zugeführt und das Tastverhältnis der Frequenz wird verstellt, um den Kühlkraftstoffdurchsatz zu verstellen. Das Tastverhältnis wird dem Kühlkraftstoffeinspritzventil 123 zugeführt, und in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretender Kraftstoff wird von einem aus der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe in die Kühlkammer abgezweigten Kraftstoffanteil gekühlt. Das Einspritzventil, das flüssigen Kraftstoff 121 in den Kühlmantel 137 dosiert kann begrenzt werden müssen, bis der Kühlmanteldruck über das Einspritzventil für gasförmigen Kraftstoff 121 auf ein bestimmtes Niveau reduziert werden kann. Oder anders gesagt, der Durchsatz des Einspritzventils für gasförmigen Kraftstoff 121 muss erhöht werden während sich der Durchsatz des Einspritzventils für flüssigen Kraftstoff 121 erhöht.
In 5 ist nun ein Verfahren für ein Zuführen von Kraftstoff wie LPG an eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe gezeigt. Das Verfahren von 5 kann in einem in 1 gezeigten System als in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte ausführbare Befehle enthalten sein. Des Weiteren kann das Verfahren von 5 den in 4 gezeigten Betriebsablauf bereitstellen.
Bei 502 fördert das Verfahren 500 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank über eine Niederdruck- oder Saugpumpe in eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe. Die Niederdruckpumpe kann elektrisch angetrieben sein und die Pumpendrehzahl kann über ein Steuern einer an die Pumpe angelegten Spannung, Strom oder Leistung über ein Steuergerät gesteuert werden, wie in 1 gezeigt. Die Spannung der Niederdruckpumpe kann auf ein Niveau verstellt werden, das den Kraftstoffdruck auf ein ausreichendes Niveau anhebt, um der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssigen Kraftstoff bereitzustellen, um die Brennkraftmaschine bei stöchiometrischen Bedingungen mit der Soll-Brennkraftmaschinendrehzahl und -last zu betreiben, ohne den Kraftstoffdruck über einen Druck hinaus zu erhöhen, bei dem der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird und die Anforderungen der Brennkraftmaschine erfüllt werden. Bei einem Beispiel dazu wird die Saugpumpenspannung basierend auf der Brennkraftmaschinendrehzahl und -last offen gesteuert. Insbesondere wird eine Tabelle, die einen empirisch bestimmten Saugpumpenspannungswert basierend auf der Brennkraftmaschinendrehzahl und -last ausgibt, indiziert und die Tabelle gibt eine Soll-Saugpumpenspannung aus, die vom Steuergerät angelegt wird. Nachdem die Saugpumpenspannung ausgegeben ist, fährt das Verfahren 500 zu 504 fort.
Bei 504 bestimmt das Verfahren 500 den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe, wie bei 412 von 4 beschrieben. Der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kann eine Schätzung sein, ob der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff (z. B. wünschenswert) oder Kraftstoff in gasförmigem oder überkritischem Zustand (z. B. weniger wünschenswert) zugeführt wird. Dadurch, dass der Zustand des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs bekannt ist, können Gegenmaßnahmen getroffen werden, um in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff zu beaufschlagen oder zu kühlen, falls der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführter Kraftstoff in einem überkritischen Zustand ist. Nachdem der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe bestimmt ist, fährt das Verfahren 500 zu 506 fort.
Bei 506 bestimmt das Verfahren 500 die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe. Bei einem Beispiel dazu zieht das Verfahren 500 den volumetrischen Ist-Wirkungsgrad oder geschätzten volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe vom volumetrischen Soll-Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe ab, um die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zu bestimmen. Nachdem der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe bestimmt ist, fährt das Verfahren 500 zu 508 fort.
Bei 508 beurteilt das Verfahren 500, ob die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe größer ist als ein erster Schwellenwert. Bei einem Beispiel dazu kann der erste Schwellenwert eine Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads sein, die auf einem volumetrischen Wirkungsgrad basiert, bei dem die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eine kleine Menge an gasförmigem Kraftstoff oder Kraftstoff in unbekanntem Zustand (z. B. 8% Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads) fördert. Falls dem so ist, ist die Antwort Ja und das Verfahren 500 fährt zu 520 fort. Anderenfalls ist die Antwort Nein und das Verfahren 500 fährt zu 510 fort.
Bei 510 beurteilt das Verfahren 500, ob die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe größer ist als ein zweiter Schwellenwert. Bei einem Beispiel dazu kann der zweite Schwellenwert eine Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads sein, welche auf einem volumetrischen Wirkungsgrad basiert, bei dem die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe größtenteils flüssigen Kraftstoff (z. B. 2% Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads) fördert. Falls dem so ist, ist die Antwort Ja und das Verfahren 500 fährt zu 514 fort. Anderenfalls ist die Antwort Nein und das Verfahren 500 fährt zu 512 fort.
Bei 514 nimmt das Verfahren 500 keine Änderungen am Druck des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe über die Saugpumpe zugeführten Kraftstoffs vor, da der zusätzliche Druck den elektrischen Energieverbrauch erhöhen kann, ohne zusätzliche Vorteile hinsichtlich der Zuführung von flüssigem Kraftstoff an die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe bereitzustellen. Das Verfahren 500 erhöht auch nicht die Kraftstoffkühlung durch Erhöhen der Menge an verdampftem Kraftstoff zum Kühlen von in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretendem Kraftstoff. Nachdem der Saugpumpendruck und der Kühlungskraftstofffluss auf ihren aktuellen Werten gehalten werden, fährt das Verfahren 500 zu Beenden fort. Falls die Brennkraftmaschine in einem Hochleistungsmodus betrieben wird, wird vorzugsweise der Anteil von über Kraftstoffeinspritzventile eingespritztem Kraftstoff erhöht. Der Kraftstoffdruck kann also erhöht werden, damit der Kraftstoff unterkritisch bleibt. Bei heißen Umgebungsbedingungen kann jedoch ein Kühlen des Kraftstoffs nötig sein. Durch Kühlen des Kraftstoffs wird der Bruchteil des Kraftstoffs erhöht, der über Saugrohreinspritzventile für gasförmigen Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eintritt. Und unter Niedriglastbedingungen kann das Kühlen dazu führen, dass weniger elektrische Energie verbraucht wird, als wenn der Einlassdruck der Direkteinspritzpumpe über hohe elektrische Energie der Saugpumpe angehoben wird.
Bei 512 reduziert das Verfahren 500 entweder den der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffdruck oder das Kühlen des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs, oder beides. Der Kraftstoffdruck und/oder die Kraftstoffkühlung können gesenkt werden, um die Menge an Energie zu senken, die verbraucht wird, um der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssigen Kraftstoff zuzuführen, wenn geschätzt wird, dass die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssigen Kraftstoff erhält. Bei einem Beispiel dazu kann die der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführte Spannung um eine vorbestimmte Menge reduziert werden, wenn die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe weniger ist als ein Schwellenwert. Ebenso kann die vom Kühlungseinspritzventil in die Kühlkammer eingespritzte Kraftstoffmenge in Reaktion darauf, dass die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als der Schwellenwert, um eine vorbestimmte Menge reduziert werden. Auf diese Weise können der Druck und die Temperatur von der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführtem Kraftstoff gesenkt werden, um die Energiemenge zu reduzieren, die verbraucht wird, um der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssigen Kraftstoff zuzuführen. Die Menge an Kühlung wird gesenkt, indem ein dem Kühlungseinspritzventil zugeführter Kraftstoffpulsweitensteuerungsbefehl reduziert wird. Der Saugpumpendruck wird gesenkt, indem die der Niederdruck- oder Saugpumpe zugeführte Spannung reduziert wird. Nachdem die Kraftstoffkühlung und/oder der Kraftstoffdruck reduziert sind, fährt das Verfahren 500 zu Beenden fort.
Bei 520 wählt das Verfahren 500 aus, ob der in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretende Kraftstoff gekühlt werden soll, oder der Druck des in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoffs gesenkt werden soll. Alternativ dazu kann der Druck des in die Kraftstoffdirekteinspritzung eintretenden Kraftstoffs erhöht und seine Temperatur gesenkt werden. Bei einem Beispiel dazu wählt das Verfahren 500 aus, ob der in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretende Kraftstoff gekühlt oder beaufschlagt werden soll, wie bei 412 von 4 beschrieben. Außerdem kann, falls die Saugpumpe eine höhere Kapazität besitzt und mehr Kraftstoff zuführen kann als die Brennkraftmaschine verbrauchen kann, der Kühlungskraftstoffdurchsatz auf ein Niveau erhöht werden, bei dem der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird, während die Kraftstoffdirekteinspritzventile den Kraftstoffbedarf der Brennkraftmaschine decken. Nachdem das Verfahren 500 ausgewählt hat, ob der in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretende Kraftstoff gekühlt oder beaufschlagt werden soll, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff in einem flüssigen Zustand zugeführt wird, fährt es zu 522 fort.
Bei 522 beurteilt das Verfahren 500, ob der Kraftstoff basierend auf der Auswahl bei 520 gekühlt oder beaufschlagt werden soll. Falls bestimmt wird, dass der Kraftstoff gekühlt und beaufschlagt werden soll, fährt das Verfahren 500 zu 524 und 526 fort. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass nur ein Kühlen des Kraftstoffs gewünscht wird, fährt das Verfahren 500 zu 526 fort. Falls das Verfahren 500 beurteilt, dass nur ein Beaufschlagen des Kraftstoffs (z. B. Erhöhen des Kraftstoffdrucks) gewünscht wird, fährt das Verfahren 500 zu 524 fort.
Bei 524 erhöht das Verfahren 500 den Kraftstoffdruck proportional basierend auf der Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe. Insbesondere wird die der Saugpumpe zugeführte Spannung erhöht, um den Druck des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs proportional zur Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zu erhöhen. Bei einem Beispiel dazu kann eine Proportionalverstärkung im Speicher gespeichert werden. Nachdem der der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführte Druck erhöht ist, fährt das Verfahren 500 zu Beenden fort.
Bei 526 erhöht das Verfahren 500 die Kraftstoffkühlung, indem es den Kraftstoffdurchfluss durch das Kühlungseinspritzventil erhöht. Das Kühlungseinspritzventil spritzt Kraftstoff in die Kraftstoffkühlkammer ein, wo es zum Kraftstofftank zurückgeleitet werden kann, nachdem es den in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff kühlt, oder Kraftstoff zum Kühlen kann über ein oder mehrere Saugrohreinspritzventile in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Insbesondere kann der Durchfluss von Kraftstoff durch das Kühlungseinspritzventil über ein Erhöhen eines Tastverhältnisses einer dem Kühlungseinspritzventil zugeführten Spannung erhöht werden. Dadurch, dass das Tastverhältnis erhöht wird, kann das Kühlungseinspritzventil während jedes Brennkraftmaschinentakts länger geöffnet sein, so dass die Kühlung des in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoffs verstärkt werden kann. Bei einem Beispiel dazu kann die während eines Brennkraftmaschinentakts (z. B. zwei Brennkraftmaschinenumdrehungen) durch das Kühlungseinspritzventil fließende Kraftstoffmenge proportional zur Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe erhöht werden. Nachdem die durch das Kühlungseinspritzventil fließende Kraftstoffmenge erhöht ist, fährt das Verfahren 500 zu Beenden fort.
Auf diese Weise kann die Temperatur des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs gesenkt werden und der Druck des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs erhöht werden, um sicherzustellen, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird. Zusätzlich kann, falls der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe hoch ist, die Kraftstoffkühlung mit dem Kraftstoffdruck zusammen gesenkt werden, um die für das Zuführen von flüssigem Kraftstoff an die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe verbrauchte Energie zu senken.
Das Verfahren von 5 stellt somit ein Verfahren bereit, das umfasst: in Reaktion darauf, dass ein volumetrischer Wirkungsgrad einer Direkteinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert, das Kühlen des einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstärken. Das Verfahren umfasst ferner, in Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad einer Direkteinspritzpumpe kleiner ist als der Schwellenwert, einen Druck des einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu erhöhen. Das Verfahren umfasst ferner, eine Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads zu bestimmen, und in Reaktion auf die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads die Kühlung des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstellen.
Bei einigen Beispielen umfasst das Verfahren, dass das Kühlen des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs über Einspritzen eines Kraftstoffs in eine Kühlkammer durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst ferner, den Kraftstoff über ein Saugrohreinspritzventil einer Brennkraftmaschine zuzuführen. Das Verfahren umfasst ferner, den Kraftstoff an einen Kraftstofftank zurückzuleiten. Das Verfahren beinhaltet, dass der volumetrische Wirkungsgrad auf einer Brennkraftmaschinendrehzahl, einem Kraftstoffdirekteinspritzpumpensteuerungsbefehl und einem Kraftstoffeinspritzvolumen basiert.
Bei einigen Beispielen stellt das Verfahren von 5 ein Verfahren bereit, das umfasst:
in einem ersten Modus in Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert, das Kühlen des einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstärken, ohne den der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffdruck zu erhöhen; und in einem zweiten Modus in Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als der Schwellenwert, den Druck des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu erhöhen, ohne die Temperatur des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu senken. Das Verfahren beinhaltet, dass der zweite Modus bei Umgebungstemperaturen von weniger als einer Schwellenwerttemperatur durchgeführt wird.
Das Verfahren beinhaltet ferner, dass der erste Modus bei Umgebungstemperaturen von größer als der Schwellenwerttemperatur durchgeführt wird. Das Verfahren beinhaltet auch, dass der zweite Modus bei Brennkraftmaschinenlasten größer als eine Schwellenwertlast durchgeführt wird. Das Verfahren umfasst ferner, der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoff über Kraftstoffverdampfen zu kühlen. Das Verfahren umfasst ferner ein Saugkanaleinspritzen von Kraftstoff, der zugeführt wird, um in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff zu kühlen. Das Verfahren umfasst ferner, Kraftstoff, der zugeführt wird, um in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff zu kühlen, in einen Kraftstofftank zurückzuleiten.
Zu beachten ist, dass die hier beinhalteten beispielhaften Steuerungs- und Schätzungsroutinen mit verschiedenartigen Brennkraftmaschinen- und/oder Fahrzeugsystemausgestaltungen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert werden und vom Steuerungssystem, einschließlich dem Steuergerät in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktuatoren und anderer Brennkraftmaschinen-Hardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen speziellen Routinen können eine oder mehrere von beliebig vielen Abarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuerte, interruptgesteuerte, Multitasking-, Multithreading- und dergleichen Abarbeitungsstrategien darstellen. Von daher können verschiedene dargestellte Aktionen, Arbeitsvorgänge und/oder Funktionen in der dargestellten Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden, oder in einigen Fällen entfallen. Ebenso ist die Reihenfolge der Abarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erzielen, sondern dient der einfacheren Darstellung und Beschreibung. Eine oder mehrere der gezeigten Aktionen, Arbeitsvorgänge und/oder Funktionen kann wiederholt durchgeführt werden, je nach der jeweils verwendeten Strategie. Des Weiteren können die beschriebenen Aktionen, Arbeitsvorgänge und/oder Funktionen eine graphische Darstellung von Rechnercode darstellen, der in nichtflüchtige Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Brennkraftmaschinensteuerungssystem programmiert werden kann, wobei die beschriebenen Aktionen ausgeführt werden, indem die Befehle in einem System, einschließlich der verschiedenen Brennkraftmaschinen-Hardwarekomponenten in Kombination mit dem elektronischen Steuergerät ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Ausgestaltungen und Routinen beispielhafter Natur sind, und dass diese speziellen Beispiele nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die obige Technologie auf 6-zylindrige Brennkraftmaschinen, 4-zylindrige Reihenbrennkraftmaschinen, sechszylindrige Reihenbrennkraftmaschinen, 12-zylindrige Brennkraftmaschinen, Viertakt-Gegenkolbenbrennkraftmaschinen und andere Brennkraftmaschinentypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Ausgestaltungen, und andere hier offenbarten Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die nachfolgenden Ansprüche zeigen im Besonderen bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, die als neu und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder Entsprechungen davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbindung von einem oder mehreren dieser Elemente beinhalten, wobei weder zwei oder mehr dieser Elemente erforderlich noch ausgeschlossen sind. 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, unabhängig davon, ob ihr Schutzbereich gegenüber dem der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder anders ist, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.

Claims

Verfahren, das umfasst: in Reaktion darauf, dass ein volumetrischer Wirkungsgrad einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert, ein Kühlen eines einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstärken.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, in Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als der Schwellenwert, einen Druck eines einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, eine Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads zu bestimmen und in Reaktion auf die Abweichung des volumetrischen Wirkungsgrads die Kühlung des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Kühlen des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs über Einspritzen eines Kraftstoffs in eine Kühlkammer erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, den Kraftstoff über ein Saugrohreinspritzventil einer Brennkraftmaschine zuzuführen.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner umfasst, den Kraftstoff zu einem Kraftstofftank zurückzuleiten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der volumetrische Wirkungsgrad auf einer Brennkraftmaschinendrehzahl, einem Kraftstoffdirekteinspritzpumpensteuerungsbefehl und einem Kraftstoffeinspritzvolumen basiert.
Verfahren, das umfasst: in einem ersten Modus in Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als ein Schwellenwert, das Kühlen des einer Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu verstärken, ohne den der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffdruck zu erhöhen; und in einem zweiten Modus in Reaktion darauf, dass der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe kleiner ist als der Schwellenwert, den Druck des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu erhöhen, ohne die Temperatur des der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoffs zu senken.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Modus bei Umgebungstemperaturen von weniger als einer Schwellenwerttemperatur ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei der erste Modus bei Umgebungstemperaturen von größer als der Schwellenwerttemperatur ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Modus bei Brennkraftmaschinenlasten größer als eine Schwellenwertlast ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst, der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe zugeführten Kraftstoff über Kraftstoffverdampfen zu kühlen.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner ein Saugkanaleinspritzen von Kraftstoff, der zugeführt wird, um in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff zu kühlen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner umfasst, Kraftstoff, der zugeführt wird, um in die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eintretenden Kraftstoff zu kühlen, in einen Kraftstofftank zurückzuleiten.
Fahrzeugsystem, das umfasst: eine Brennkraftmaschine, eine Kraftstoffdirekteinspritzpumpe, die der Brennkraftmaschine Kraftstoff zuführt, wobei die Kraftstoffdirekteinspritzpumpe eine Kraftstoffkühlkammer enthält, ein Kühlungseinspritzventil in strömungstechnischer Verbindung mit der Kühlkammer, eine Saugpumpe, die der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe Kraftstoff zuführt, und ein Steuergerät, das in einem nichtflüchtigen Speicher gespeicherte Befehle zum Erhöhen des Kraftstoffflusses zur Kraftstoffkühlkammer in Reaktion auf einen volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe enthält.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, das ferner Befehle zum Erhöhen des Förderdrucks der Saugpumpe in Reaktion auf den volumetrischen Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei der volumetrische Wirkungsgrad der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe als Basis dafür dient, zu bestimmen, dass der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe flüssiger Kraftstoff zugeführt wird.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, das ferner ein strömungstechnisch mit der Kraftstoffkühlkammer verbundenes Saugrohreinspritzventil umfasst.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, das ferner einen Kraftstoffkanal umfasst, der eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Kraftstoffkühlkammer und einem Kraftstofftank bereitstellt.
Fahrzeugsystem nach Anspruch 15, wobei das Steuergerät zusätzliche Befehle zum Bestimmen einer Abweichung eines volumetrischen Wirkungsgrads der Kraftstoffdirekteinspritzpumpe enthält.