DE102016206754A1

DE102016206754A1 - Verfahren zur Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher

Info

Publication number: DE102016206754A1
Application number: DE102016206754.0A
Authority: DE
Inventors: Till Wokoeck; Stephan Rittler; Thomas Becker; Guenter Veit; Ulrich Gerstung; Markus Reinoehl; Udo Schulz; Tobias Hillenbrand; Martin Friedrich; Liv Proenneke; Markus Strasser; Andreas Koch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher (18) einer Brennkraftmaschine (40), in den mittels einer Hochdruckpumpe (15) mit einem elektrischen Saugventil (16) Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich über ein Fördervolumen (26) der Hochdruckpumpe (15) gefördert wird, wobei ein im Rahmen einer Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher (18) während einer Betriebsphase der Brennkraftmaschine (40), in der ein Druck in dem Hochdruckspeicher (18) und/oder eine von dem Hochdruckspeicher (18) zu entnehmende und/oder eine in den Hochdruckspeicher (18) nachzufördernde Kraftstoffstoffmenge innerhalb eines jeweiligen, vorgebbaren Bereiches liegen, auftretender Wert einer Stellgröße erfasst wird, und wobei der erfasste Wert der Stellgröße bei einer Vorsteuerung einer nachfolgenden Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher berücksichtigt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Stand der Technik
Saugventile mit einem frei beweglichen Ventilkolben können in Kombination mit Kolbenpumpen als Hochdruckpumpen eingesetzt werden, um Kraftstoff bis zu einem gewünschten Druckwert, dem sog. Raildruck, zu verdichten und in einen Hochdruckspeicher (Common-Rail) weiterzuleiten. Das Saugventil öffnet im Saughub des Kolbens und lässt Kraftstoff nachfließen und kann im Kompressionshub des Kolbens so angesteuert werden, dass es schließt, um den Kraftstoff nicht in den Niederdruck abfließen zu lassen.
Aus der DE 10 2013 201 974 A1 ist bspw. ein Saugventil bekannt, bei dem ein elektrisches Schaltventil verwendet wird, um den Weg für den Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in das Fördervolumen der Hochdruckpumpe zu öffnen oder zu schließen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zur Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine, in den mittels einer Hochdruckpumpe mit einem elektrischen Saugventil Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich über ein Fördervolumen der Hochdruckpumpe gefördert wird. Hierzu wird ein im Rahmen einer Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher während einer Betriebsphase der Brennkraftmaschine auftretender Wert einer Stellgröße erfasst, wobei in der Betriebsphase ein Druck in dem Hochdruckspeicher und/oder eine von dem Hochdruckspeicher zu entnehmende und/oder eine in den Hochdruckspeicher nachzufördernde Kraftstoffstoffmenge innerhalb eines jeweiligen, vorgebbaren Bereiches liegen. Der erfasste Wert der Stellgröße wird dann bei einer Vorsteuerung einer nachfolgenden Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher berücksichtigt.
Bei dem erwähnten Saugventil ist in der Regel eine Wegbegrenzung für einen Ventilkolben, der den Niederdruckbereich von dem Fördervolumen der Hochdruckpumpe trennt, vorgesehen, wobei die Wegbegrenzung mittels eines Elektromagneten zwischen einer ersten Stellung, bei der der Ventilkolben nicht schließbar ist, und einer zweiten Stellung, bei der der Ventilkolben schließbar ist, verstellbar ist. Bei einem solchen Saugventil besteht in der Regel keine mechanische Verbindung zwischen der Wegbegrenzung, bei der es sich bspw. um einen Magnetanker handeln kann, und dem Ventilkolben. Eine mechanische Feder kann eine mechanische Federkraft auf den Magnetanker ausüben und diesen in einer Grundposition halten. Durch Bestromen des Elektromagneten wird eine Position des Magnetankers relativ zu dem Elektromagneten verändert, insbesondere entgegen der Federkraftwirkung der mechanischen Feder, so dass die Wegbegrenzung von der ersten Stellung zur zweiten Stellung wechselt. Dies bedeutet, dass das Saugventil im stromlosen Zustand in der Regel geöffnet ist und nur im bestromten Zustand ein vollständiges Schließen möglich ist, sofern ein Druck auf den Ventilkolben ausgeübt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zwar bei einer Ansaugphase der Hochdruckpumpe Kraftstoff aus dem Niederdruckbereich in das Fördervolumen der Hochdruckpumpe gesaugt wird, jedoch Kraftstoff nur dann während einer Kompressionsphase vom Fördervolumen in den Hochdruckspeicher gefördert wird, wenn das Saugventil vollständig geschlossen ist. Andernfalls wird während einer Kompressionsphase Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich gefördert.
Nachteilig bei einer solchen Hochdruckpumpe kann nun jedoch sein, dass der Anbaulagewinkel, d.h. ein einem oberen Totpunkt (Übergang von Kompressionsphase in Ansaugphase) eines Aktors der Hochdruckpumpe, bspw. eines Kolbens, entsprechender Kurbelwellenwinkel nicht bei jeder Brennkraftmaschine gleich sein muss. Dies kann bspw. an Bauteiltoleranzen oder an der Fertigung oder am Einbau liegen. Um einen Druck im Hochdruckspeicher gezielt einstellen oder regeln zu können, kann mit dem erwähnten elektrischen Saugventil die Förderung von Kraftstoff während einer Kompressionsphase gezielt eingestellt werden, indem bspw. bei einem bestimmten Kurbelwellenwinkel das Saugventil geschlossen wird. Hierzu ist jedoch grundsätzlich die Kenntnis über den genauen Anbaulagewinkel nötig, da andernfalls weniger oder mehr Kraftstoff als gewollt gefördert bzw. verdichtet wird.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist es nun möglich, bei einer Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher auch ohne Kenntnis des genauen Anbaulagewinkels eine gute Vorsteuerung und damit eine genauere und schnellere Regelung des Drucks zu erreichen. Dabei macht sich das vorgeschlagene Verfahren zunutze, dass bei Betriebsphasen, in denen bspw. der Druck und/oder die entnommene Kraftstoffmenge und/oder die nachzufördernde Kraftstoffmenge innerhalb eines vorgebbaren Bereiches liegen, insbesondere im Wesentlichen konstant sind, sich für bestimmte Stellgrößen bei der Regelung feste Werte einstellen. Bei diesen Stellgrößen kann es sich insbesondere um eine mittels der Hochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher zu fördernde Kraftstoffmenge oder einen Förderbeginnwinkel der Hochdruckpumpe handeln. Mit jeder dieser Größen als Stellgröße kann der Druck im Hochdruckspeicher geregelt werden. Zwar kann nun bei dieser Regelung zunächst ein Vorsteuerwert der Stellgröße, also bspw. des Förderbeginnwinkels, unter der Annahme eines idealen Anbaulagewinkels berechnet und verwendet werden, jedoch wird sich dann nach einer bestimmten Zeitdauer der Regelung ein davon abweichender Wert einstellen, der von der Abweichung des tatsächlichen Anbaulagewinkels vom idealen Anbaulagewinkels abhängt. Ist bspw. der tatsächliche Anbaulagewinkel nach vorne verschoben, wird weniger Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert als angenommen und es wird sich im Rahmen der Regelung eine höhere Kraftstoffmenge (oder ein früherer Förderbeginnwinkel) einstellen. Dieser Wert wird nun erfasst und bei späteren Regelungen, bei denen insbesondere dann auch keine stationäre Betriebsphase mehr vorliegen muss, bei der Vorsteuerung berücksichtigt. Der vom idealen Anbaulagewinkel abweichende, tatsächliche Anbaulagewinkel kann auf diese Weise, auch ohne genaue Kenntnis, bei der Vorsteuerung berücksichtigt werden.
Zweckmäßigerweise wird der erfasste Wert der Stellgröße bei der Vorsteuerung berücksichtigt, indem eine Abweichung des erfassten Wertes der Stellgröße von einem entsprechenden, unter Annahme eines idealen Anbaulagewinkels der Hochdruckpumpe berechneten Wertes der Stellgröße bei der Vorsteuerung, insbesondere als Anpassung der Stellgröße, berücksichtigt wird. Es kann also bspw. einfach der Vorsteuerwert angepasst werden, wodurch der abweichende Anbaulagewinkel berücksichtigt wird. Hierzu sei angemerkt dass diese Abweichung auch der Abweichung des tatsächlichem vom idealen Anbaulagewinkel entspricht. Somit könnte auf diese Weise auch der tatsächliche Anbaulagewinkel ermittelt werden.
Vorzugsweise wird der erfasste Wert der Stellgröße bei der Vorsteuerung in Abhängigkeit von einer Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder dem Druck im Hochdruckspeicher und/oder einer Kraftstofftemperatur und/oder einer Spannung einer Fahrzeugbatterie berücksichtigt. Die genannten Größen können einen Einfluss auf die Pumpenkennlinie und damit die Regelung des Drucks haben. So wirkt sich bspw. die Drehzahl auf die Fördermenge aus, was durch eine Anpassung des Förderbeginnwinkels korrigiert werden kann. Da hier jedoch auch der Anbaulagewinkel eine Rolle spielt, kann auf diese Weise eine noch genauere Einstellung des Drucks, also abhängig von den jeweiligen Größen, erfolgen. Beispielsweise kann die eingangs beschriebene Ermittlung des Werts der Stellgröße für unterschiedliche Werte der genannten Größen durchgeführt werden, um eine Abhängigkeit zu ermitteln.
Vorteilhafterweise wird als auftretender Wert der Stellgröße, der erfasst wird, ein, sich insbesondere nach einer vorbestimmten Zeitdauer einstellender, Wert der Stellgröße verwendet. Wie bereits erwähnt, wird sich der Wert nach einer gewissen Zeitdauer der Regelung als Wert einstellen, wenn eine stationäre Betriebsphase vorliegt. Diese Werte können also sehr einfach erhalten und dann weiter verwendet werden.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung des Verfahrens in Form eines Computerprogramms ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit einer Hochdruckpumpe mit einem Saugventil, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
2 zeigt schematisch eine Hochdruckpumpe mit Saugventil, bei der ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
3 zeigt schematisch einen Hubverlauf einer Hochdruckpumpe.
4 zeigt schematisch einen Verlauf einer Stellgröße bei einer Regelung des Drucks in einem Hochdruckspeicher bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
Ausführungsform(en) der Erfindung
In 1 ist schematisch ein Kraftstoffeinspritzsystem 10 einer Brennkraftmaschine 40 gezeigt. Dieses umfasst beispielhaft eine elektrische Kraftstoffpumpe 14, mittels welcher Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 entnommen und über einen Kraftstofffilter 13 zu einer Hochdruckpumpe 15 gefördert werden kann. Der Bereich vor der Hochdruckpumpe 15 stellt somit einen Niederdruckbereich dar. Die Hochdruckpumpe 15 ist in der Regel mit der Brennkraftmaschine 40 bzw. deren Nockenwelle verbunden und kann damit angetrieben werden.
Die Hochdruckpumpe 15 weist ein elektrisches Saugventil 16 auf, welches in 2 detaillierter erläutert wird. Der Ausgang der Hochdruckpumpe 15 ist mit einem Hochdruckspeicher 18, dem sog. Rail, verbunden, an dem eine Mehrzahl von Kraftstoffinjektoren 19 angeschlossen ist. Über die Kraftstoffinjektoren 19 wiederum kann Kraftstoff in Zylinder der Brennkraftmaschine 40 eingebracht werden. Weiterhin ist am Hochdruckspeicher 18 ein Drucksensor 20 vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, einen Druck im Hochdruckspeicher 18 zu erfassen.
Weiterhin ist eine als Steuergerät ausgebildete Recheneinheit 80 gezeigt, die beispielhaft dazu eingerichtet ist, die Brennkraftmaschine 40 bzw. die Kraftstoffinjektoren 19 und die Hochdruckpumpe 15 mit elektrischem Saugventil 16 anzusteuern. Weiterhin kann das Steuergerät 80 Signale des Drucksensors 20 einlesen und so den Druck im Hochdruckspeicher 18 erfassen.
In 2 sind die Hochdruckpumpe 15 und das elektrisches Saugventil 16 aus 1 detaillierter dargestellt. Die Hochdruckpumpe 15 weist als Aktor einen Kolben 23 auf, der von einem Nocken 24 betätigt wird. Der Nocken kann pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 15 angeordnet sein. Insbesondere ist die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Nockenwelle) an die Brennkraftmaschine angebunden. In der hier gezeigten Stellung befindet sich der Kolben 23 an einem oberen Totpunkt, d.h. an einem Übergang von einer Ansaugphase in eine Kompressionsphase.
Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 ein Auslassventil 25 auf, über welches ein Fördervolumen 26 der Hochdruckpumpe 15 an den Hochdruckspeicher angebunden ist. Das Auslassventil 25 kann bspw. mittels einer Feder als Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass nur dann Kraftstoff vom Fördervolumen 26 in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck im Fördervolumen 26 vorherrscht.
Das elektrische Saugventil 16 weist einen Ventilkolben 30 auf, der den Niederdruckbereich von dem Fördervolumen 26 der Hochdruckpumpe 15 trennt. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist hier mittels eines Pfeiles gezeigt.
Weiterhin weist das elektrische Saugventil 16 einen Elektromagneten 32 mit einer Spule 31 auf. Die Spule 31 kann bspw. an das Steuergerät angebunden sein, so dass die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt werden kann. Weiterhin ist eine Wegbegrenzung 33 vorgesehen, die vorliegend als Anker für den Elektromagneten ausgebildet ist.
In unbestromtem Zustand des Elektromagneten 32 kann der Anker 33 bspw. mittels einer oder mehrerer Federn vom Elektromagneten 32 weg in Richtung Ventilkolben 30 gedrückt werden. In diesem stromlosen Zustand befindet sich das elektrische Saugventil 16 bzw. die Wegbegrenzung 33, wie hier beispielhaft gezeigt, in einer ersten Stellung S₁.
In der ersten Stellung S₁ kann der Ventilkolben 30 nicht vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich nicht vollständig von dem Fördervolumen 26 abtrennen, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 25 begrenzt.
Wird die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in Richtung des Elektromagneten 32 und somit weg vom Ventilkolben 30. In diesem bestromten Zustand befindet sich das elektrische Saugventil 16 bzw. die Wegbegrenzung 33 in einer zweiten Stellung S₂.
In der zweiten Stellung S₂ kann der Ventilkolben 30 vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich vollständig von dem Fördervolumen 26 abtrennen, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 25 nicht mehr begrenzt. In geschlossenem Zustand verschließt der Ventilkolben 30 den Ventilsitz 35.
Im Folgenden soll nun kurz die Funktionsweise der Hochdruckpumpe 15 zusammen mit dem elektrischen Saugventil 16 erläutert werden. In einem Ausgangszustand sind das Saugventil 16 und insbesondere der Ventilkolben 30 im stromlosen Zustand geöffnet und das Auslassventil 25 geschlossen.
In einem Saughub bzw. einer Ansaugphase der Hochdruckpumpe 15 bewegt sich der Nocken 24 im Zuge einer Drehbewegung, wie dies durch einen Pfeil angedeutete ist, und der Kolben 23 bewegt sich nach unten, d.h. in Richtung des Nockens 24. Aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird somit Kraftstoff in das Fördervolumen 26 gesaugt.
In einem Förderhub bzw. einer Kompressionsphase der Hochdruckpumpe 15 ist der Elektromagnet 32 zunächst noch unbestromt, d.h. der Anker 33 befindet sich in der ersten Stellung S₁. Der Kolben 23 bewegt sich nach oben und aufgrund des geöffneten Saugventils 16 wird damit Kraftstoff aus dem Förderraum 26 zurück in Richtung zu der elektrischen Kraftstoffpumpe 14 gefördert. Hierzu sei angemerkt, dass der Ventilkolben 30 trotz des im Fördervolumen 26 erzeugten Druckes bzw. des Kraftstoffflusses in Richtung Niederdruckbereich nicht vollständig schließt, da der Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt.
Wird nun, bspw. noch während der Kompressionsphase, die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt, so bewegt sich der Anker 33 in die zweite Stellung S₂. Der Ventilkolben 30 kann somit durch den Druck des Kraftstoffs im Fördervolumen 26 bzw. den Kraftstofffluss in Richtung Niederdruckbereich in den Ventilsitz 32 gedrückt werden. Das Saugventil 16 ist somit geschlossen. Durch die weitere Hubbewegung des Kolbens 23 wird im Fördervolumen 26 nun weiter Druck aufgebaut. Mit Erreichen eines genügend hohen Druckes wird das Auslassventil 25 geöffnet und Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert.
In 3 ist schematisch ein Verlauf h eines Hubs einer idealen Hochdruckpumpe über dem Kurbelwellenwinkel KW gezeigt. Unter einer idealen Hochdruckpumpe soll hier verstanden werden, dass der Anbaulagewinkel bzw. der Winkel φ_OT des oberen Totpunkts dem Sollwert entspricht.
Zusätzlich zum Winkel φ_OT des oberen Totpunkts sind der Winkel φ*_UT des dem oberen Totpunkt vorausgehenden unteren Totpunkts der Hochdruckpumpe und ein Förderbeginnwinkel φ_F der idealen Hochdruckpumpe gezeigt. Unter dem Förderbeginnwinkel soll hier der Winkel verstanden werden, zu dem das elektrische Saugventil geschlossen wird, so dass Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Wie oben bereits erwähnt, liegt der Förderbeginnwinkel φ_F hier zwischen dem unteren Totpunkt φ*_UT und dem oberen Totpunkt φ_OT. Die genaue Lage wird dabei durch die gewünschte zu fördernde Kraftstoffmenge vorgegeben und mittels des Steuergeräts, d.h. geeigneter Bestromung des Elektromagneten, eingestellt. Die Förderung von Kraftstoff findet somit in dem Winkelbereich zwischen Förderbeginnwinkel φ_F und Winkel des darauffolgenden oberen Totpunkts φ_OT statt.
Da, wie eingangs bereits erwähnt, der tatsächliche Anbaulagewinkel bzw. Winkel des oberen Totpunkts einer Hochdruckpumpe nicht immer dem idealen Wert entspricht, kann der tatsächliche Winkel des Totpunkts nach vorne oder nach hinten verschoben sein. In der Regel liegt der tatsächliche Winkel des oberen Totpunkts in einem Bereich zwischen φ_OT – ∆ φ_T und φ_OT + ∆ φ_T, wobei ∆ φ_T einen Toleranzwinkel, wie er bspw. bei der Montage auftreten kann, angibt.
Weiterhin sind in 3 zwei mögliche tatsächliche Winkel für obere Totpunkte einer Hochdruckpumpe (hierbei handelt es sich dann um reale Hockdruckpumpen) gezeigt. Der Winkel φ'_OT zeigt eine Verschiebung des oberen Totpunkts nach hinten, d.h. er liegt später als im idealen Fall. Der Winkel φ''_OT zeigt eine Verschiebung des oberen Totpunkts nach vorne, d.h. er liegt früher als im idealen Fall.
Mit φ'_F bzw. φ''_F sind die zugehörigen Förderbeginnwinkel bzw. deren Werte zu den gezeigten Winkeln der oberen Totpunkte der realen Hochdruckpumpen gezeigt. Wenn der tatsächliche Winkel des oberen Totpunkts der Hochdruckpumpe jedoch nicht bekannt ist, kann in der Regel nur der ideale Winkel als Förderbeginn verwendet werden. Dies bedeutet jedoch, dass bspw. zu wenig oder zu viel Kraftstoff gefördert wird.
In den gezeigten Beispielen findet die Förderung somit im Winkelbereich zwischen φ_F und φ'_OT anstatt zwischen φ'_F und φ'_OT statt, d.h. es wird zu viel Kraftstoff gefördert, oder die Förderung findet im Winkelbereich zwischen φ_F und φ''_OT anstatt zwischen φ''_F und φ''_OT statt, d.h. es wird zu wenig Kraftstoff gefördert.
In 4 ist schematisch ein Verlauf einer Stellgröße bei einer Regelung des Drucks in einem Hochdruckspeicher bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Beispielhaft ist hier der Förderbeginnwinkel als Stellgröße φ*_F gewählt und über der Zeit t aufgetragen.
Es versteht sich, dass bspw. auch eine von der Hochdruckpumpe bereitgestellte bzw. geförderte Kraftstoffmenge als Stellgröße gewählt werden kann, wobei dabei die Umrechnung zwischen dem Förderbeginnwinkel und der Kraftstoffmenge berücksichtigt werden muss, wozu u.a. die Drehzahl einzuberechnen ist.
Bei einer geeigneten Betriebsphase der Brennkraftmaschine, also bspw. einem Leerlauf, wird im Wesentlichen in gleichen Zeitabständen eine konstante Kraftstoffmenge aus dem Hochdruckspeicher entnommen. Um nun den Druck im Hochdruckspeicher auf einem – zumindest im Wesentlichen – konstanten Wert zu halten, muss mittels der Hochdruckpumpe eine bestimmte Kraftstoffmenge pro Zeit nachgefördert werden. In Abhängigkeit von u.a. der Drehzahl ist hierzu ein bestimmter Förderbeginnwinkel nötig, durch den – zusammen mit dem tatsächlichen oberen Totpunkt bzw. Anbaulagewinkel der Hochdruckpumpe – die Fördermenge bestimmt wird.
Im Folgenden soll beispielhaft davon ausgegangen werden, dass der tatsächliche obere Totpunkt einer realen Hochdruckpumpe nach vorne verschoben ist und bspw. dem in 3 gezeigten Winkel φ''_OT entspricht. Während nun im Falle einer idealen Hochdruckpumpe mit dem oberen Totpunkt beim Winkel φ_OT der nötige Förderbeginnwinkel φ_F wäre, so wäre der nötige Förderbeginnwinkel bei der realen Hochdruckpumpe φ''_F. Ohne Kenntnis des tatsächlichen Winkels des oberen Totpunkts φ''_OT kann jedoch nicht der benötigte Förderbeginnwinkel φ''_F gewählt werden.
Stattdessen wird nun in der Regel von einer idealen Hochdruckpumpe ausgegangen und es wird der berechnete Förderbeginnwinkel φ_F als Startwert zum Zeitpunkt t₀ für die Stellgröße φ*_F im Rahmen der Regelung gewählt. Da die auf diese Weise in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoffmenge proportional zu der Differenz φ''_OT – φ_F ist und damit geringer als die eigentliche nötige Kraftstoffmenge, die proportional zu der Differenz φ_OT – φ_F ist, wird während der Regelung die Stellgröße φ*_F abnehmen, d.h. der Förderbeginnwinkel wird hin zu kleineren Werten verschoben werden. Auf diese Weise wird die geförderte Kraftstoffmenge erhöht, da diese proportional zu der Differenz φ''_OT – φ*_F ist.
Zu einem Zeitpunkt t₂, was hier einem Ablauf einer Zeitdauer ∆t entspricht, wird sich die Stellgröße auf einen Wert einstellen, bei dem die geförderte Kraftstoffmenge so groß ist, dass der Druck im Hochdruckspeicher den gewünschten Wert erreicht. Dieser wird dabei – zumindest im Idealfall – dem Förderbeginnwinkel φ''_F entsprechen.
Der auf diese Weise auftretende bzw. sich einstellende Wert der Stellgröße weicht damit um ∆φ_F = φ''_F – φ_F von dem berechneten Wert φ_F ab. Diese Differenz ∆φ_F kann nun in nachfolgenden Regelungen des Drucks im Hochdruckspeicher, bei denen insbesondere auch nicht mehr die entnommene Kraftstoffmenge und der Druck stationär sein müssen, verwendet werden, um den Stellwert anzupassen, insbesondere indem die jeweilige der Vorsteuerung entnommene Stellgröße φ*_F um ∆φ_F reduziert wird. Es sei angemerkt, dass die Differenz ∆φ_F auch der Abweichung des tatsächlichen vom idealen Anbaulagewinkel entspricht. Der tatsächliche Anbaulagewinkel muss dabei jedoch nicht explizit berechnet werden.
Weiterhin sei angemerkt, dass die Zeitdauer ∆t, nach deren Ablauf der Wert der Stellgröße ermittelt und bei nachfolgenden Regelungen verwendet wird, bspw. basierend auf Erfahrungswerten oder Testmessungen gewählt werden kann, d.h. wann in der Regel davon auszugehen ist, dass sich die Stellgröße auf einen – zumindest im Wesentlichen – konstanten Wert eingestellt hat.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013201974 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher (18) einer Brennkraftmaschine (40), in den mittels einer Hochdruckpumpe (15) mit einem elektrischen Saugventil (16) Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich über ein Fördervolumen (26) der Hochdruckpumpe (15) gefördert wird, wobei ein im Rahmen einer Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher (18) während einer Betriebsphase der Brennkraftmaschine (40), in der ein Druck in dem Hochdruckspeicher (18) und/oder eine von dem Hochdruckspeicher (18) zu entnehmende und/oder eine in den Hochdruckspeicher (18) nachzufördernde Kraftstoffstoffmenge innerhalb eines jeweiligen, vorgebbaren Bereiches liegen, auftretender Wert (φ''_F) einer Stellgröße (φ*_F) erfasst wird, und wobei der erfasste Wert (φ''_F) der Stellgröße bei einer Vorsteuerung einer nachfolgenden Regelung des Drucks im Hochdruckspeicher berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei als Stellgröße (φ*_F) eine mittels der Hochdruckpumpe (15) in den Hochdruckspeicher (18) zu fördernde Kraftstoffmenge oder ein Förderbeginnwinkel der Hochdruckpumpe (15) verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erfasste Wert (φ''_F) der Stellgröße (φ*_F) bei der Vorsteuerung berücksichtigt wird, indem eine Abweichung (∆φ_F) des erfassten Wertes (φ''_F) der Stellgröße (φ*_F) von einem entsprechenden, unter Annahme eines idealen Anbaulagewinkels der Hochdruckpumpe (18) berechneten Wertes (φ_F) der Stellgröße (φ*_F) bei der Vorsteuerung berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Abweichung (∆φ_F) des erfassten Wertes (φ''_F) von dem berechneten Wert als Anpassung einer Stellgröße (φ*_F) berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erfasste Wert (φ''_F) der Stellgröße bei der Vorsteuerung in Abhängigkeit von wenigstens einer Größe umfassend eine Drehzahl der Brennkraftmaschine (40), den Druck im Hochdruckspeicher (18), eine Kraftstofftemperatur und eine Spannung einer Fahrzeugbatterie berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei als auftretender Wert (φ''_F) der Stellgröße (φ*_F), der erfasst wird, ein, sich insbesondere nach einer vorbestimmten Zeitdauer (∆t) einstellender, Wert der Stellgröße (φ*_F) verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Betriebsphase einen Leerlaufbetrieb oder einen Schubbetrieb umfasst.
Recheneinheit (80), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eine Recheneinheit (80) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (80) ausgeführt wird.
Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 9.