DE102015220374A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Computerprogramm und Steuer- und/oder Regeleinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Computerprogramm und Steuer- und/oder Regeleinrichtung Download PDF

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Timm Hollmann
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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) wird der Kraftstoff in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) ausschließlich direkt in mindestens einen Brennraum (34) und in einer zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) zusätzlich oder statt dessen in einen stromaufwärts von mindestens einem Einlassventil (40) liegenden Bereich (38) eingespritzt, und der Kraftstoff, der direkt in den Brennraum (34) eingespritzt wird, von einem stromabwärts von einer Hochdruck-Kolbenpumpe (20) angeordneten Hochdruckbereich (30) entnommen, und der Kraftstoff, der in den stromaufwärts von dem Einlassventil (40) liegenden Bereich (38) eingespritzt wird, von einem stromaufwärts von der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) angeordneten Niederdruckbereich (18) entnommen. Es wird vorgeschlagen, dass mindestens in der zweiten Betriebsart ein Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) mindestens mittelbar von der direkt in den Brennraum (10) einzuspritzenden Kraftstoffmenge abhängt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach den Oberbegriffen der nebengeordneten Patentansprüche.
  • Vom Markt her bekannt sind Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff-Direkteinspritzung, bei denen der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Ferner sind vom Markt her Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung bekannt, bei denen der Kraftstoff in einen stromaufwärts von einem Einlassventil liegenden Bereich eines Saugrohrs eingespritzt wird. Schließlich sind seit einiger Zeit auch solche Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen die Kraftstoff-Direkteinspritzung und die Saugrohreinspritzung miteinander kombiniert werden. Bei solchen Brennkraftmaschinen gibt es eine erste Betriebsart, bei der ausschließlich die Kraftstoff-Direkteinspritzung Anwendung findet, und eine zweite Betriebsart, bei der zusätzlich zur Kraftstoff-Direkteinspritzung oder statt einer Kraftstoff-Direkteinspritzung eine Saugrohreinspritzung zur Anwendung kommt. Dies ermöglicht die Nutzung der Vorteile beider Einspritzarten für eine optimale Gemischbildung und Verbrennung. So ist beispielsweise bei Volllast und im Hinblick auf eine gute Dynamik einer Brennkraftmaschine die Kraftstoff-Direkteinspritzung vorteilhaft, wohingegen bei Teillast die Saugrohreinspritzung Vorteile hat.
  • Bei einer Kraftstoff-Direkteinspritzung muss der Kraftstoff mit einem sehr hohen Druck in den Brennraum eingespritzt werden. Für diesen hohen Druck sorgt eine Hochdruck-Kolbenpumpe. Bei den vom Markt her bekannten Systemen wird die Fördermenge der Hochdruck-Kolbenpumpe durch ein Mengensteuerventil beeinflusst. Hierunter wird im Grunde ein schaltbares Einlassventil der Hochdruck-Kolbenpumpe verstanden, welches während eines Förderhubs der Hochdruck-Kolbenpumpe zeitweise zwangsweise geöffnet wird, so dass der Kraftstoff nicht in den Hochdruckbereich, sondern zurück in den Niederdruckbereich gefördert wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Computerprogramm und eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung mit den Merkmalen der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass in der zweiten Betriebsart, in der der Kraftstoff zumindest auch, gegebenenfalls aber sogar ausschließlich mittels Saugrohreinspritzung eingespritzt wird, Druckpulsationen in dem stromaufwärts von der Hochdruck-Kolbenpumpe angeordneten Niederdruckbereich auftreten, welche die Genauigkeit bei der Zumessung des mittels Saugrohreinspritzung eingespritzten Kraftstoffes beeinträchtigen können. Diese Druckpulsationen werden bei herkömmlichen Kraftstoffsystemen vor allem dadurch erzeugt, dass Kraftstoff, der nicht in den Hochdruckbereich gelangen soll, bei jedem Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe mittels eines Mengensteuerventils zurück in den Niederdruckbereich gepumpt wird, aus dem der Kraftstoff für die Saugrohreinspritzung entnommen wird.
  • Durch die Erfindung werden diese Druckpulsationen zumindest vermindert, da durch die Verstellung des Förderhubs der Hochdruck-Kolbenpumpe in der zweiten Betriebsart die bei einem Förderhub geförderte Kraftstoffmenge reduziert werden kann. Eine von der Hochdruck-Kolbenpumpe bei einem Förderhub reduzierte geförderte Kraftstoffmenge bedeutet jedoch, dass weniger überschüssiger Kraftstoff über das Mengensteuerventil in den Niederdruckbereich zurückgefördert werden muss, was die Amplitude der Druckpulsationen senkt. Aufgrund der verringerten Druckpulsationen wird die Genauigkeit bei der zu Messung des Kraftstoffs, der mittels Saugrohreinspritzung eingespritzt wird, erheblich verbessert. Hierdurch werden wiederum die Emissionen der Brennkraftmaschine verbessert, und es kann der Kraftstoffverbrauch reduziert werden. Außerdem wird durch die verringerte Rückförderung der Eintrag von Schmieröl in den im Niederdruckbereich vorhandenen Kraftstoff reduziert und somit dessen Qualität verbessert, was wiederum die Emissionen der Brennkraftmaschine reduziert. Auch wird die durch die Rückförderung verursachte Erwärmung des Kraftstoffs im Niederdruckbereich reduziert.
  • Eine erste Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass mindestens in der zweiten Betriebsart der Förderhub so eingestellt wird, dass von der Hochdruck-Kolbenpumpe mindestens in etwa nur jene Kraftstoffmenge in den Hochdruckbereich gefördert wird, die direkt in den Brennraum eingespritzt werden soll. Damit wird von einem Mengensteuerventil bei einem Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe praktisch überhaupt kein Kraftstoff in den Niederdruckbereich zurückgefördert, wodurch Druckpulsationen im Niederdruckbereich praktisch vollständig eliminiert werden können. Darüber hinaus kann bei einem solchen Verfahren sogar auf den Einsatz eines Mengensteuerventils ganz verzichtet werden, wodurch die Hochdruck-Kolbenpumpe erheblich einfacher baut und Kosten gespart werden können, denn genügt ein einfaches Rückschlagventil als Einlassventil.
  • Ist ein Mengensteuerventil vorhanden, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass in der ersten Betriebsart die Fördermenge ausschließlich über das Mengensteuerventil und in der zweiten Betriebsart die Fördermenge ausschließlich mittels einer Veränderung des Förderhubs eingestellt wird.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass mindestens in der zweiten Betriebsart ein Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe von einer Amplitude einer Druckschwankung in dem Niederdruckbereich abhängt. Eine solche Druckschwankung bzw. Druckpulsation kann beispielsweise mittels eines Drucksensors, der stromaufwärts von der Hochdruck-Kolbenpumpe im Niederdruckbereich angeordnet ist, erfasst werden. Damit wird ein geschlossener Regelkreis zur Verringerung oder sogar zur vollständigen Eliminierung von Druckpulsationen im Niederdruckbereich geschaffen, wodurch das Verfahren besonders präzise und effizient arbeitet.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Förderhub in Stufen einstellbar ist. Eine solche gestufte Einstellbarkeit ist technisch besonders einfach zu realisieren und daher kostengünstig.
  • In Weiterbildung hierzu wird vorgeschlagen, dass dann, wenn in der zweiten Betriebsart die in den Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmenge einen Grenzwert unter- und/oder überschreitet, der Förderhub um eine Stufe verstellt wird. Dies ist steuerungstechnisch sehr einfach und damit kostengünstig realisierbar. Dabei kann bei einem Unterschreiten ein erster Grenzwert und bei einem Überschreiten ein zweiter Grenzwert relevant sein, wobei der zweite Grenzwert größer ist als der erste Grenzwert, so das eine Hysterese gebildet wird, die ein dauerndes Hin- und Herschalten bei einem Betrieb in der Nähe des Grenzwertes verhindert.
  • Eine einfache und erprobte Möglichkeit für eine stufenlose Verstellung des Förderhubs der Hochdruck-Kolbenpumpe besteht darin, dass ein Kolben der Hochdruck-Kolbenpumpe mittels einer Exzenterwelle angetrieben wird, welche einen verstellbaren Exzenterring umfasst, und dass der Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe durch eine Verstellung des Exzenterrings eingestellt wird. Mit dieser Variante kann sehr einfach auch eine Nullförderung der Hochdruck-Kolbenpumpe realisiert werden, wodurch Druckpulsationen auch dann zuverlässig eliminiert werden, wenn in der zweiten Betriebsart der Kraftstoff ausschließlich mittels Saugrohreinspritzung eingespritzt wird.
  • Eine ebenfalls einfache und erprobte Möglichkeit für eine gestufte Einstellung des Förderhubs der Hochdruck-Kolbenpumpe besteht darin, dass ein Kolben der Hochdruck-Kolbenpumpe mittels einer in axialer Richtung verschieblichen Nockenwelle angetrieben wird, wobei sich die Nockenhöhe und/oder die Nockenform in axialer Richtung der Nockenwelle verändert, und dass der Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe durch eine axiale Verschiebung der Nockenwelle eingestellt wird.
  • Zur Realisierung einer gestuften Einstellung des Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe ist es auch möglich, dass ein Kolben der Hochdruck-Kolbenpumpe wahlweise mit mindestens einem ersten und einem zweiten Stößel verbindbar ist, wobei der erste Stößel mit einem Nocken mit einer ersten Nockenhöhe und der zweite Stößel mit einem Nocken mit einer zweiten Nockenhöhe kooperiert, und dass der Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe durch Umschalten von einem Stößel auf den anderen eingestellt wird.
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielhaft erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruck-Kolbenpumpe und einem Niederdruckbereich und einem Hochdruckbereich;
  • 2a einen schematischen Schnitt durch eine Exzenterwelle der Hochdruck-Kolbenpumpe von 1 mit zwei verstellbaren Exzenterringen bei maximalem Förderhub;
  • 2b eine Darstellung ähnlich 2a bei minimalem Förderhub;
  • 3 einen schematischen Schnitt durch eine alternative Kolben-Hochdruckpumpe;
  • 4 ein Diagramm, in dem der Verlauf einer mittels Kraftstoffdirekteinspritzung eingespritzten Kraftstoffmenge, einer von der Hochdruck-Kolbenpumpe maximal in den Hochdruckbereich förderbaren Kraftstoffmenge und eines Drucks in dem Niederdruckbereich über der Zeit aufgetragen ist, bei Anwendung eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens; und
  • 5 ein Diagramm ähnlich zu 4, jedoch ohne den Verlauf des Drucks im Niederdruckbereich, bei Anwendung eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Für funktionsäquivalente Teile und Bereiche werden in den nachfolgenden Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Eine Brennkraftmaschine trägt in 1 insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie umfasst ein Kraftstoffsystem 12, welches wie folgt aufgebaut ist:
    Eine elektrische Kraftstoffpumpe 14 fördert aus einem Tank 16 Kraftstoff in eine Niederdruckleitung 18, welche insoweit zu einem Niederdruckbereich gehört. Diese führt zu einer Hochdruck-Kolbenpumpe 20, die vorliegend durch eine strichpunktierte Linie angedeutet ist. Eingangsseitig weist die Hochdruck-Kolbenpumpe 20 ein Einlassventil 22 auf, welches, wie später noch im Detail erläutert werden wird, gleichzeitig auch ein Mengensteuerventil ist. Von dem Einlassventil 22 führt ein Kanal zu einem Förderraum 24, der von einem in axialer Richtung bewegbaren Kolben 26 und einem Pumpengehäuse 28 begrenzt wird. Vom Förderraum 24 führt ein Kanal zu einem Auslassventil 29. Ausgangsseitig ist die Hochdruck-Kolbenpumpe 20 mit einer Kraftstoff-Sammelleitung 30 verbunden, an die mehrere Kraftstoffinjektoren 32 angeschlossen sind, von denen vorliegend nur einer gezeichnet ist. Die Kraftstoffinjektoren 32 spritzen den Kraftstoff direkt in einen Brennraum 34 der Brennkraftmaschine 10 ein. Die Kraftstoff-Sammelleitung 30 gehört zu einem Hochdruckbereich.
  • An die Niederdruckleitung 18 sind ebenfalls Kraftstoffinjektoren angeschlossen, von denen vorliegend nur einer gezeichnet ist, der das Bezugszeichen 36 trägt. Er spritzt den Kraftstoff in ein Saugrohr 38 der Brennkraftmaschine 10 ein, und zwar unmittelbar stromaufwärts von einem Einlassventil 40. Das Einlassventil 40 gehört zu dem Brennraum 34. Der Vollständigkeit halber sind in 1 noch ein Auslassventil 44 und eine Abgasleitung 46 gezeichnet.
  • Der Kolben 26 der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 wird vorliegend mechanisch angetrieben und in eine Hin- und Herbewegung versetzt. Dies kann beispielsweise mittels einer Nockenwelle oder mittels einer Exzenterwelle geschehen, wie weiter unten noch stärker im Detail dargestellt werden wird. In 1 ist die Nockenwelle oder Exzenterwelle symbolisch als Block dargestellt, und sie trägt das Bezugszeichen 48. Bei der hier eingesetzten Hochdruck-Kolbenpumpe 20 kann der Förderhub des Kolbens 26 eingestellt werden. Hierzu dient eine Einstelleinrichtung 50, die in 1 ebenfalls lediglich symbolisch durch einen Block dargestellt ist. Mögliche Ausführungsformen einer solchen Einstelleinrichtung 50 werden später unter Bezugnahme auf die 2 und 3 noch erläutert werden.
  • Wie oben bereits angedeutet wurde, handelt es sich bei dem Einlassventil 22 der Hochdruckkolbenpumpe 20 um ein sogenanntes Mengensteuerventil. Dieses verfügt über eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung 52, welche ein Ventilelement 54 des Einlassventils 22 in eine geöffnete Stellung zwingen kann. Geschieht dies beispielsweise während eines Teils eines Förderhubs des Kolbens 26, wird der Kraftstoff durch den Kolben 26 nicht in Richtung der Kraftstoff-Sammelleitung 30 ausgestoßen, sondern einfach in die Niederdruckleitung 18 zurück gefördert. Mittels eines solchen Mengensteuerventils 22, 52 kann somit die bei einem Förderhub von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 zur Kraftstoff-Sammelleitung 30 hin geförderte Kraftstoffmenge verändert bzw. eingestellt werden.
  • Zu der Brennkraftmaschine 10 gehört auch eine Steuer- und Regeleinrichtung 56, welche einen oder mehrere Mikroprozessoren sowie einen oder mehrere Speicher aufweist. Auf den Speichern sind Computerprogramme gespeichert, mit denen bestimmte Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine 10 ausgeführt werden. Hierzu steuert die Steuer- und Regeleinrichtung 56 verschiedene Stellglieder der Brennkraftmaschine 10 an, beispielsweise die Betätigungseinrichtung 52, die Einstelleinrichtung 50, die Kraftstoffinjektoren 32 und die Kraftstoffinjektoren 36. Ferner erhält die Steuer- und Regeleinrichtung 56 Signale von verschiedenen Sensoren, beispielsweise von einem Drucksensor 58, welcher den Druck in der Niederdruckleitung 18 erfasst, und von einem Drucksensor 60, welcher den Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 30 erfasst.
  • Die Brennkraftmaschine 10 kann unter anderem in zwei Betriebsarten betrieben werden. In der ersten Betriebsart gelangt der Kraftstoff ausschließlich mittels der Kraftstoffinjektoren 32 in die Brennräume 34. Die Kraftstoffinjektoren 36 sind nicht in Betrieb. In diesem ersten Betriebszustand arbeitet die Brennkraftmaschine 10 somit ausschließlich mit Kraftstoff-Direkteinspritzung. Die Einstelleinrichtung 50 wird in dieser Betriebsart von der Steuer- und Regeleinrichtung 56 so angesteuert, dass der Förderhub maximal ist. Die von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 in die Kraftstoff-Sammelleitung 30 geförderte Kraftstoffmenge wird somit ausschließlich mittels des Mengensteuerventils, also durch die Betätigungseinrichtung 52 und das Einlassventil 22, eingestellt.
  • In der zweiten Betriebsart gelangt der Kraftstoff zumindest auch mittels der Kraftstoff-Injektoren 36 in das Saugrohr 38 und von dort weiter in die Brennräume 34. In diesem Betriebszustand arbeitet die Brennkraftmaschine 10 somit zumindest auch mit Saugrohreinspritzung. Dabei sind zwei Unter-Betriebsarten denkbar: in der einen Unter-Betriebsart wird Kraftstoff sowohl mittels der Kraftstoffinjektoren 32 als auch mittels der Kraftstoffinjektoren 36 eingespritzt. In der anderen Unter-Betriebsart wird der Kraftstoff ausschließlich mittels der Kraftstoff-Injektoren 36 eingespritzt, wohingegen die Kraftstoff-Injektoren 32 nicht in Betrieb sind. In der zweiten Betriebsart wird die Kraftstoffmenge, die von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 zur Kraftstoff-Sammelleitung 30 gefördert wird, nicht nur mittels des Mengensteuerventils 22, 52 eingestellt, sondern zusätzlich auch mittels der Einstelleinrichtung 50, welche den Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 beeinflusst.
  • Die Einstelleinrichtung 50 kann konkret in ganz unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Ist eine Exzenterwelle 48 für den Antrieb des Kolbens 26 vorgesehen, kann die Einstelleinrichtung 50 beispielsweise zwei verstellbare Exzenterringe 62a und 62b (vergleiche 2a und 2b) umfassen, die auf eine um eine Drehachse 64 drehbare Welle 66 aufgesetzt sind. Bei der in 2a dargestellten Relativlage der beiden Exzenterringe 62a und 62b sind die Exzentrizität und damit der Förderhub des Kolbens 26 maximal. Bei der in 2b dargestellten Relativlage der beiden Exzenterringe 62a und 62b ist die Exzentrizität dagegen Null, und damit ist auch der Förderhub des Kolbens 26 gleich Null. Mittels einer solchen Einstelleinrichtung 50 kann der Förderhub des Kolbens 26 stufenlos eingestellt werden.
  • Wie aus 3 ersichtlich ist, kann der Kolben 26 der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 aber auch von einer in axialer Richtung verschieblichen Nockenwelle 48 angetrieben werden, wobei sich die Nockenhöhe und/oder die Nockenform in axialer Richtung der Nockenwelle 48 verändert. Der Förderhub des Kolbens 26 der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 wird somit durch eine axiale Verschiebung der Nockenwelle 48 eingestellt. Entsprechende unterschiedliche Nockenformen 48a, 48b und 48c mit unterschiedlichen Nockenhöhen sind in 3 nebeneinander liegend gezeichnet. Mittels einer solchen Einstelleinrichtung 50 kann der Förderhub des Kolbens 26 in Stufen eingestellt werden.
  • Eine weitere mögliche Ausführungsform der Einstelleinrichtung 50, die jedoch nicht gezeichnet ist, kann darin bestehen, dass der Kolben der Hochdruck-Kolben Pumpe wahlweise mit einem ersten Stößel und mit einem zweiten Stößel verbindbar ist, wobei der erste Stößel mit einem Nocken mit einer ersten Nockenhöhe und der zweite Stößel mit einem Nocken mit einer zweiten Nockenhöhe kooperiert. In diesem Fall wird der Förderhub des Kolbens 26 der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 durch Umschalten von einem Stößel auf den anderen eingestellt. Auf dem Markt ist diese Technologie beispielsweise für die Änderung des Hubs eines an einem Brennraum der Brennkraftmaschine angeordneten Einlassventils bekannt, beispielsweise unter dem Namen „VarioCam". Mittels einer solchen Einstelleinrichtung 50 kann der Förderhub des Kolbens 26 in Stufen eingestellt werden.
  • Weitere Möglichkeiten zur Beeinflussung des Förderhubs des Kolbens 26 sind beispielsweise ein kontinuierlich arbeitender Schiebenocken, oder ein Schalten eines Ventils, mit dem eine hydraulische Kopplung zwischen einem Nocken und dem Kolben gezielt gelöst oder geschlossen werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf das Diagramm von 4 wird nun ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine 10 erläutert, bei dem die Brennkraftmaschine in der oben erwähnten zweiten Betriebsart betrieben wird und bei der mittels der Einstelleinrichtung 50 der Förderhub des Kolbens 26 in Stufen einstellbar ist. Mit dem Bezugszeichen 68 ist der Verlauf der von den Kraftstoffinjektoren 32 direkt in die Brennräume 34 eingespritzten Kraftstoffmenge Q über der Zeit t aufgetragen. Mit dem Bezugszeichen 70 ist die maximal von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 in die Kraftstoff-Sammelleitung 30 förderbare Kraftstoffmenge über der Zeit t aufgetragen. Mit dem Bezugszeichen 72 ist der vom Drucksensor 58 erfasste Verlauf des Drucks P in der Niederdruckleitung 18 über der Zeit t aufgetragen.
  • Man erkennt, dass dann, wenn die eingespritzte Kraftstoffmenge Q einen ersten Grenzwert G1 für einen Zeitraum t0 unterschreitet, mittels der Einstelleinrichtung 50 der Förderhub des Kolbens 26 um eine Stufe S verringert wird, also die von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 maximal in die Kraftstoff-Sammelleitung 30 veränderbare Kraftstoffmenge Q um eine Stufe S reduziert wird. Wird ein zweiter Grenzwert G2 von der Kraftstoffmenge Q wieder überschritten, wird der Förderhub des Kolbens 26 mittels der Einstelleinrichtung 50 wieder um die Stufe erhöht, wodurch auch die von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 maximal in die Kraftstoff-Sammelleitung 30 veränderbare Kraftstoffmenge Q wieder um die besagte Stufe S erhöht wird. Der Grenzwert G2 ist größer als der Grenzwert G1, wodurch eine Hysterese gebildet wird, welche die Stabilität des Verfahrens verbessert, da bei Schwankungen um den Grenzwert ein ständiges Hin- und Herschalten verhindert wird.
  • Um den Druck in der Kraftstoff-Sammelleitung 30 konstant auf einem gewünschten Wert zu halten, muss somit durch das Mengensteuerventil 22, 52 lediglich die Differenz zwischen der tatsächlich eingespritzten Kraftstoffmenge Q und der maximal förderbaren Kraftstoffmenge F in die Niederdruckleitung 18 zurück gefördert werden. Diese Differenz ist in 4 durch einen Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 74 gekennzeichnet. Die Pulsationen des Drucks P (Linie 72 in 4) sind somit vergleichsweise gering. Ohne die besagte Verstellung des Förderhubs mittels der Einstelleinrichtung 50 müsste durch das Mengensteuerventil 22, 52 eine deutlich größere Differenz in die Niederdruckleitung 18 zurück gefördert werden, wie durch einen gestrichelt gezeichneten Doppelpfeil mit dem Bezugszeichen 74' in 4 angedeutet ist. Entsprechend wären die Pulsationen des Drucks P in der Niederdruckleitung 18 deutlich höher, was durch einen gestrichelt dargestellten Verlauf des Drucks P in 4 angedeutet ist.
  • Mithilfe der 4 wurde ein Verfahren erläutert, bei dem der Förderhub des Kolbens 26 in Stufen einstellbar ist. Nun wird unter Bezugnahme auf 5 ein Verfahren erläutert, bei dem der Förderhub des Kolbens 26 stufenlos bis auf Null eingestellt werden kann. Bei diesem Verfahren kann im Extremfall auf ein Mengensteuerventil, also auf die Betätigungseinrichtung 52, vollständig verzichtet werden. Es wird nämlich die von der Hochdruck-Kolbenpumpe 20 in die Kraftstoff-Sammelleitung 30 geförderte Kraftstoffmenge F (Bezugszeichen 70) kontinuierlich mittels einer stufenlosen Einstellung des Förderhubs des Kolbens 26 exakt an die von den Kraftstoffinjektoren 32 tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge Q (Bezugszeichen 68) angepasst.
  • Wird von den Kraftstoffinjektoren 32 überhaupt kein Kraftstoff eingespritzt (Pfeil 76 in 5), was beispielsweise dann der Fall ist, wenn der Kraftstoff ausschließlich mittels der Kraftstoffinjektoren 36 eingespritzt wird (ausschließliche Saugrohreinspritzung), dann wird der Förderhub des Kolbens 26 auf Null eingestellt. Es wird somit überhaupt keine Kraftstoffmenge in die Niederdruckleitung 18 zurück gepumpt, wodurch zumindest hierdurch keinerlei Druckpulsationen in der Niederdruckleitung 18 durch die Hochdruck-Kolbenpumpe 20 ausgelöst werden.
  • Grundsätzlich denkbar ist auch, dass die Betätigungseinrichtung 52 zumindest auch abhängig von dem Signal des Drucksensors 58 angesteuert wird, und zwar derart, dass die einer Amplituden der Pulsationen des Drucks P möglichst gering sind bzw. einen Grenzwert nicht überschreiten.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei dem der Kraftstoff in einer ersten Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) ausschließlich direkt in mindestens einen Brennraum (34) und in einer zweiten Betriebsart der Brennkraftmaschine (10) zusätzlich oder statt dessen in einen stromaufwärts von mindestens einem Einlassventil (40) liegenden Bereich (38) eingespritzt wird, und bei dem der Kraftstoff, der direkt in den Brennraum (34) eingespritzt wird, von einem stromabwärts von einer Hochdruck-Kolbenpumpe (20) angeordneten Hochdruckbereich (30) entnommen wird, und bei dem der Kraftstoff, der in den stromaufwärts von dem Einlassventil (40) liegenden Bereich (38) eingespritzt wird, von einem stromaufwärts von der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) angeordneten Niederdruckbereich (18) entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in der zweiten Betriebsart ein Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) mindestens mittelbar von der direkt in den Brennraum (10) einzuspritzenden Kraftstoffmenge (Q) abhängt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in der zweiten Betriebsart der Förderhub so eingestellt wird, dass von der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) mindestens in etwa nur jene Kraftstoffmenge (F) in den Hochdruckbereich (30) gefördert wird, die direkt in den Brennraum (34) eingespritzt werden soll.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in der zweiten Betriebsart ein Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) von einer Amplitude einer Druckschwankung in dem Niederdruckbereich (18) abhängt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderhub in Stufen einstellbar ist.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn in der zweiten Betriebsart die in den Brennraum (34) einzuspritzende Kraftstoffmenge (Q) einen Grenzwert (G) unter- und/oder überschreitet, der Förderhub um eine Stufe verstellt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (26) der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) mittels einer Exzenterwelle (48) angetrieben wird, welche mindestens einen verstellbaren Exzenterring (62a, 62b) umfasst, und dass der Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) durch eine Verstellung des mindestens einen Exzenterrings (62a, 62b) eingestellt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben (26) der Hochdruck-Kolbenpumpe (10) mittels einer in axialer Richtung verschieblichen Nockenwelle (48) angetrieben wird, wobei sich die Nockenhöhe in axialer Richtung der Nockenwelle (48) verändert, und dass der Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe (20) durch eine axiale Verschiebung der Nockenwelle (48) eingestellt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kolben der Hochdruck-Kolbenpumpe mit wahlweise mit mindestens einem ersten und einem zweiten Stößel verbindbar ist, wobei der erste Stößel mit einem Nocken mit einer ersten Nockenhöhe und der zweite Stößel mit einem Nocken mit einer zweiten Nockenhöhe kooperiert, und dass der Förderhub der Hochdruck-Kolbenpumpe durch Umschalten von einem Stößel auf den anderen eingestellt wird.
  9. Computerprogramm, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche programmiert ist.
  10. Steuer- und/oder Regeleinrichtung (56) für eine Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Anwendung in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 programmiert ist.
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