DE102016207488A1 - Method and fuel supply system for efficient operation of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Kraftstoffpumpe in einem Niederdrucksystem eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine, wobei ein durch die Kraftstoffpumpe aufzubauender Soll-Kraftstoffdruck zur Versorgung eines Hochdrucksystems des Kraftstoffversorgungsystems mit Kraftstoff mittels eines in einem mit Kraftstoff befüllten Tank aktuell anliegenden Dampfdrucks bestimmt wird, und wobei der in dem Tank aktuell anliegende Dampfdruck mittels eines Vergleichs einer mittels eines mathematischen Modells (43) zur Berechnung einer von einem mit Kraftstoff befüllten Tank der Brennkraftmaschine ausgegasten Menge an Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall und einer anhand eines mathematischen Modells (49) auf Grundlage einer Anzahl und/oder Dauer von Ansteuerungszyklen eines Tankentlüftungsventils des Tanks in einem vorgegebenen Zeitbereich ermittelten Menge an durch eine Tankentlüftung des Kraftstoffversorgungssystems der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall bestimmt wird.The present invention relates to a method for controlling a fuel pump in a low-pressure system of a fuel supply system of an internal combustion engine, wherein a set by the fuel pump target fuel pressure to supply a high-pressure system of the fuel supply system with fuel by means of a fuel-filled tank currently applied vapor pressure is determined, and wherein the actual vapor pressure in the tank is determined by comparing a quantity of fuel exhausted by a mathematical model (43) from a fuel tank of the internal combustion engine at a predetermined time interval and a mathematical model (49) based on a Number and / or duration of driving cycles of a tank venting valve of the tank in a predetermined time range determined amount of by a tank venting of the fuel supply system of the Brennkraftmaschi ne supplied fuel is determined in a predetermined time interval.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Kraftstoffpumpe in einem Niederdrucksystem eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine und ein Kraftstoffversorgungssystem zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff.The present invention relates to a method for controlling a fuel pump in a low-pressure system of a fuel supply system of an internal combustion engine and a fuel supply system for supplying an internal combustion engine with fuel.

Stand der TechnikState of the art

Beim Betreiben einer Brennkraftmaschine, wie bspw. eines direkteinspritzenden Ottomotors, wird ein zur Versorgung der Brennkraftmaschine eingesetztes Kraftstoffversorgungssystem in der Regel in ein Niederdrucksystem und ein Hochdrucksystem unterteilt. Um eine zum Versorgen eines Hochdrucksystems mit Kraftstoff vorgesehene Hochdruckpumpe mit einem für einen regulären Betrieb der Hochdruckpumpe ausreichenden Kraftstoffdruck zu versorgen, werden regelmäßig vorgesteuerte Niederdrucksysteme verwendet, die häufig aus Kostengründen ohne Drucksensor in einem jeweiligen Niederdruckkreis gefertigt werden. When operating an internal combustion engine, such as, for example, a direct-injection gasoline engine, a fuel supply system used to supply the internal combustion engine is generally subdivided into a low-pressure system and a high-pressure system. In order to supply a provided for supplying a high-pressure system with fuel high pressure pump with sufficient for a regular operation of the high-pressure pump fuel pressure, pilot operated low pressure systems are used regularly, which are often manufactured for cost reasons without pressure sensor in a respective low pressure circuit.

Eine Hochdruckpumpe zum Versorgen eines Hochdrucksystems mit Kraftstoff benötigt aus funktionalen Gründen sowie aus Festigkeits- und Verschleißgründen einen definierten minimalen Kraftstoffdruck aus einem jeweiligen Niederdrucksystem. Entsprechende sichere drehzahl- und kraftstofftemperaturabhängige Solldruckkennfelder für einen durch ein jeweiliges Niederdrucksystem zum Betrieb einer jeweiligen Hochdruckpumpe bereitzustellenden Kraftstoffdruck werden regelmäßig vom Hersteller der Hochdruckpumpe vorgegeben. Deratige Solldruckkennfelder orientieren sich in der Regel an den schlechtest denkbaren bzw. "worst case" Bedingungen, die bspw. beim Betrieb mit Winterkraftstoffen, wie bspw. RSG-E10 oder RSG-E30, die einen hohen Anteil leicht flüchtiger Bestandteile und einen entsprechend hohen Dampfdruck haben, vorliegen. A high-pressure pump for supplying a high-pressure system with fuel requires a defined minimum fuel pressure from a respective low-pressure system for functional reasons and for reasons of strength and wear. Corresponding safe speed and fuel temperature-dependent desired pressure maps for a fuel pressure to be provided by a respective low-pressure system for operating a respective high-pressure pump are regularly specified by the manufacturer of the high-pressure pump. Deratige Solldruckkennfelder are usually based on the worst conceivable or "worst case" conditions, eg. When operating with winter fuels such as RSG-E10 or RSG-E30, the high proportion of volatile components and a correspondingly high vapor pressure have, exist.

Da beim Betrieb einer Brennkraftmaschine typischerweise ein gegenüber einem schlechtest denkbaren Kraftstoff deutlich besserer Kraftstoff, d. h. einem Kraftstoff mit niedrigem Dampfdruck, verwendet wird, führen herstellerseitig vorgegebene Solldruckkennfelder in der Regel zu einem in einem jeweiligen Niederdrucksystem einzustellenden Kraftstoffsolldruck, der deutlich über einem tatsächlich aufgrund physikalischer Eigenschaften eines aktuell verwendeten Kraftstoffs benötigten Kraftstoffsolldruck liegt. Entsprechend wird eine zur Erzeugung von Kraftstoffdruck in einem jeweiligen Niederdrucksystem eingesetzte Kraftstoffpumpe unter Verwendung von herstellerseitig vorgegebenen Solldruckkennfeldern stärker als nötig belastet, was aufgrund der zum Betrieb der Kraftstoffpumpe benötigen Energie dazu führt, dass eine entsprechend betriebene Brennkraftmaschine bezüglich ihrer CO2-Bilanz nicht optimal arbeitet. Since during operation of an internal combustion engine, a fuel which is significantly better than a worst conceivable fuel, ie a fuel with a low vapor pressure, is typically used, manufacturer-specified desired pressure maps usually lead to a nominal fuel pressure to be set in a respective low-pressure system, which is significantly higher than actually due to physical properties required fuel pressure is currently required. Accordingly, a fuel pump used to generate fuel pressure in a respective low-pressure system is loaded more than necessary using desired pressure maps specified by the manufacturer, which due to the energy required to operate the fuel pump results in a correspondingly operated internal combustion engine not operating optimally with respect to its CO 2 balance ,

In der Druckschrift DE 101 52 236 B4 wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors beschrieben, bei dem eine Kraftstoffzumessung in Abhängigkeit einer Betriebsgröße des Verbrennungsmotors nach Abstellen des Verbrennungsmotors ermittelt wird.In the publication DE 101 52 236 B4 a method for operating an internal combustion engine is described, in which a fuel metering in dependence on an operating variable of the internal combustion engine is determined after switching off the internal combustion engine.

Die Druckschrift DE 10 2013 205 452 A1 offenbart eine Anordnung zur Bestimmung eines Verdampfungsverhaltens eines Kraftstoffs auf Grundlage einer mittels eines Druck-Temperatur-Sensors ermittelten Temperatur bzw. eines mittels des Druck-Temperatur-Sensors ermittelten Drucks eines in einem bestimmten Volumen befindlichen Kraftstoffs.The publication DE 10 2013 205 452 A1 discloses an arrangement for determining a vaporization behavior of a fuel on the basis of a temperature determined by means of a pressure-temperature sensor or of a pressure of a fuel located in a certain volume determined by means of the pressure-temperature sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren nach Anspruch 1 und ein Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 12 vorgestellt. Against this background, a method according to claim 1 and a fuel supply system according to claim 12 are presented.

Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.Embodiments result from the description and the dependent claims.

Das vorgestellte Verfahren sieht insbesondere vor, einen von einer Kraftstoffpumpe in einem Niederdrucksystem eines Kraftstoffversorgungssystems einer Brennkraftmaschine einzustellenden Sollkraftstoffdruck zur Versorgung einer Hochdruckpumpe in Abhängigkeit einer aktuellen Kraftstoffqualität, d. h. einer Qualität eines in einem Tank des Kraftstofversorgungssystems aktuell befindlichen Kraftstoffs, anzusteuern. Dazu ist vorgesehen, dass ein von der Kraftstoffpumpe in dem Niederdrucksystem aufzubauender Sollkraftstoffdruck mittels eines in einem mit Kraftstoff befüllten Tank aktuell anliegenden Dampfdrucks bestimmt wird. The presented method provides, in particular, a desired fuel pressure to be set by a fuel pump in a low-pressure system of a fuel supply system of an internal combustion engine for supplying a high-pressure pump in dependence on a current fuel quality, ie. H. a quality of a current in a tank of the fuel supply system fuel to drive. For this purpose, it is provided that a setpoint fuel pressure to be established by the fuel pump in the low-pressure system is determined by means of a vapor pressure currently present in a tank filled with fuel.

Um den aktuell in dem Tank eines jeweiligen Kraftstoffversorgungssystems anliegenden Dampfdruck zu ermitteln und einen entsprechenden Sollkraftstoffdruck bspw. aus einer Zuordnungstabelle auszuwählen oder zu berechnen, ist vorgesehen, dass ein mittels eines mathematischen Modells zur Berechnung einer von dem Tank ausgegasten Menge an Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall ermittelter Wert der ausgegasten Menge an Kraftstoff mit einem Wert einer Menge an durch eine Tankentlüftung des Kraftstoffversorgungssystems der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs in einem vorgegebenen Zeitintervall verglichen wird. Dabei wird der Wert der Menge an durch die Tankentlüftung der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff anhand eines weiteren mathematischen Modells auf Grundlage einer Anzahl und/oder Dauer von Ansteuerungszyklen eines Tankentlüftungsventils der Tankentlüftung ermittelt.In order to determine the vapor pressure currently present in the tank of a respective fuel supply system and to select or calculate a corresponding desired fuel pressure, for example from an allocation table, it is provided that a quantity of fuel gassed out of the tank by means of a mathematical model is calculated in a predetermined time interval determined value of the discharged amount of fuel is compared with a value of an amount of fuel supplied through a tank venting of the fuel supply system of the internal combustion engine in a predetermined time interval. In this case, the value of the amount of fuel supplied through the tank ventilation of the internal combustion engine is determined on the basis of a number and / or duration of activation cycles of a tank ventilation valve of the tank ventilation on the basis of a further mathematical model.

Durch einen Vergleich von einem mittels eines mathematischen Modells berechneten Wert einer Menge an von einem Tank einer Brennkraftmaschine ausgegastem Kraftstoff und einer mittels eines weiteren mathematischen Modells berechneten Menge an von der Tankentlüftung der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff kann eine Differenz zwischen der Menge an ausgegastem Kraftstoff und der Menge an durch die Tankentlüftung der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff berechnet werden. Die durch den Vergleich berechnete Differenz kann eine Zielgröße für ein Verfahren zur Parameteridentifikation vorgeben, auf deren Grundlage ein aktuell in dem Tank anliegender Dampfdruck bestimmt wird. Sobald der aktuell in dem Tank anliegende Dampfdruck bekannt ist, kann dieser als Ausgangswert für weitere Berechnungen zum Ermitteln der Menge an aus dem Tank ausgegastem Kraftstoff verwendet werden. By comparing a mathematical model calculated value of an amount of fuel gassed from a tank of an internal combustion engine and a calculated by another mathematical model amount of fuel supplied from the tank vent of the internal combustion engine, a difference between the amount of outgassed fuel and the amount be calculated on fuel supplied through the tank vent of the internal combustion engine. The difference calculated by the comparison may specify a target value for a method for parameter identification on the basis of which a vapor pressure actually present in the tank is determined. Once the actual vapor pressure in the tank is known, it can be used as the initial value for further calculations to determine the amount of fuel outgassed from the tank.

Selbstverständlich können bei dem Verfahren zur Parameteridentifikation zum Ermitteln des in dem Tank anliegenden Dampfdrucks neben der mittels des Vergleichs der ausgegasten Menge an Kraftstoff und der mittels der Tankentlüftung der Brennkraftmaschine zugeführten Menge an Kraftstoff ermittelten Differenz auch weitere Eingangsgrößen, wie bspw. Umgebungsbedingungen, berücksichtigt werden. Of course, in the method for parameter identification for determining the applied vapor pressure in the tank in addition to the determined by means of the comparison of the gassed amount of fuel and the tank ventilation of the engine amount of fuel detected difference also other input variables, such as. Environmental conditions are considered.

Der Vergleich von aus dem Tank ausgegastem Kraftstoff und dem mittels der Tankentlüftung der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff ermöglicht eine Auskunft darüber, ob sich eine Qualität von in dem Tank befindlichem Kraftstoff geändert hat und, dadurch bedingt, eine Änderung eines zum Betrieb der Kraftstoffpumpe des Niederdrucksystems verwendeten Soll-Kraftstoffdrucks bzw. Soll-Kraftstofdruckkennfeldes erforderlich ist. The comparison of fuel outgassed from the tank and fuel supplied by the tank vent of the engine provides information about whether a quality of fuel in the tank has changed and, as a result, a change in a target used to operate the fuel pump of the low pressure system Fuel pressure or nominal fuel pressure map is required.

Ferner ermöglicht ein Vergleich einer von einem Tank ausgegasten Menge an Kraftstoff und einer durch eine Tankentlüftung einer jeweiligen Brennkraftmaschine zugeführten Menge an Kraftstoff eine Bestimmung eines aktuellen in einem Tank einer jeweiligen Brennkraftmaschine anliegenden Dampfdrucks mittels Methoden der Parameteridentifikation, wie bspw. einer Regressionsanalyse. Dabei wird ein mittels des Vergleichs ermittelter Dampfdruck so lange verändert, bis bspw. eine Differenz zwischen der aus dem Tankausgegasten Menge an Kraftstoff und der mittels der Tankentlüftung in die Brennkraftmaschine eingebrachten Menge an Kraftstoff minimal ist und/oder unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegt.Furthermore, a comparison of an amount of fuel gassed out of a tank and an amount of fuel supplied by a tank venting of a respective internal combustion engine makes it possible to determine a current steam pressure present in a tank of a respective internal combustion engine by means of parameter identification methods, such as a regression analysis. In this case, a vapor pressure determined by means of the comparison is changed until, for example, a difference between the amount of fuel introduced from the tank exhaust gas and the amount of fuel introduced into the internal combustion engine by means of the tank vent is minimal and / or below a predetermined threshold value.

Zur Berechnung des aktuell in dem Tank anliegenden Dampfdrucks mittels des mathematischen Modells ist insbesondere vorgesehen, dass zuerst in Abhängigkeit aktueller Umgebungsbedingungen, wie bspw. einer Außentemperatur, eine aktuelle Temperatur in dem Tank mittels eines Temperaturmodells simuliert wird. Als Eingangsgrößen des Temperaturmodells eignen sich neben der Außentemperatur bspw. elektrische und/oder mechanische Wärmeverluste der im Niederdrucksystem vorgesehenen Kraftstoffpumpe, ein aktuell in dem Niederdrucksystem anliegender Druck, ein Kraftstoffdurchsatz durch das Niederdrucksystem bzw. ein entsprechendes Kraftstoffversorgungssystem, ein Wärmeeintrag über einen Auspuff der Brennkraftmaschine in den Tank, eine aktuelle Geschwindigkeit einer die Brennkraftmaschine umfassenden Vorrichtung, wie bspw. eines Fahrzeugs, eines Flugzeugs oder eines Bootes, eine Anzahl Nachtankvorgänge seit einem festgelegten Zeitpunkt, ein aktueller Füllstand des Tanks sowie jedes weitere technisch geeignete Maß zur Bestimmung einer in einem Tank anliegenden Temperatur. To calculate the vapor pressure currently present in the tank by means of the mathematical model, provision is made in particular for a current temperature in the tank to be simulated by means of a temperature model as a function of current ambient conditions, such as an outside temperature. As input variables of the temperature model, in addition to the outside temperature, for example electrical and / or mechanical heat losses of the fuel pump provided in the low-pressure system, a pressure currently applied in the low-pressure system, a fuel flow through the low-pressure system or a corresponding fuel supply system, a heat input via an exhaust of the internal combustion engine the tank, a current speed of a device comprising the internal combustion engine, such as a vehicle, an aircraft or a boat, a number Nachtankvorgänge since a specified time, a current level of the tank as well as any other technically suitable measure for determining a present in a tank Temperature.

Sobald die in dem Tank aktuell anliegende Temperatur mittels des Temperaturmodells ermittelt wurde, kann eine Menge an ausgegasten leicht flüchtigen Kraftstoffanteilen, bspw. auf Grundlage der in dem Tank aktuell anliegenden Temperatur und/oder einem aktuell in dem Tank anliegenden Dampfdruck, d. h. einem Dampfdruck des in dem Tank aktuell gespeicherten Kraftstoffs, modelliert werden. Mittels eines Modells zur Berechnung der Menge an ausgegasten leicht flüchtigen Kraftstoffanteilen kann eine in einem vorgegebenen Zeitabschnitt verdampfte Kraftstoffmenge bspw. als Summenwert ermittelt werden.As soon as the temperature currently applied in the tank has been determined by means of the temperature model, an amount of outgassed volatile fuel components, for example on the basis of the temperature currently applied in the tank and / or a vapor pressure currently present in the tank, d. H. a vapor pressure of the fuel currently stored in the tank. By means of a model for calculating the amount of outgassed volatile fuel fractions, a quantity of fuel evaporated in a given period of time can be determined, for example, as a sum value.

Parallel zur Ermittlung der in dem vorgegebenen Zeitabschnitt verdampften Kraftstoffmenge kann anhand einer Häufigkeit von Tankentlüftungsvorgängen, d. h. einer Häufigkeit und/oder Dauer von Ansteuerungen eines Tankentlüftungsventils, im Zusammenhang mit einer ermittelten Lambda-Abweichung eine durch eine Tankentlüftung in die Brennkraftmaschine eingebrachte Menge an Kraftstoff in einem Zeitabschnitt summarisch bestimmt werden.In parallel with the determination of the amount of fuel evaporated in the given period of time, based on a frequency of tank venting operations, i. H. a frequency and / or duration of activations of a tank ventilation valve, in connection with a determined lambda deviation, a quantity of fuel introduced into the internal combustion engine by a tank ventilation is summarily determined in a time interval.

Um eine Änderung einer Kraftstoffqualität frühzeitig zu erkennen, ist vorgesehen, dass jeweilige Modellberechnungen und Verfahren zur Bestimmung eines aktuell in dem Tank der Brennkraftmaschine anliegenden Dampfdrucks regelmäßig bzw. häufig, bspw. in einem festen Zeitintervall und/oder in Abhängigkeit eines Nachtankvorgangs durchgeführt werden. Entsprechend liegen unter Verwendung des vorgestellten Verfahrens stets aktuelle Werte über den aktuell in dem Tank anliegenden Dampfdruck vor, so dass stets Änderungen der Kraftstoffqualität erkannt werden können.To detect a change in fuel quality early, it is provided that respective model calculations and methods for determining a currently present in the tank of the internal combustion engine steam pressure regularly or frequently, for example. In a fixed time interval and / or depending on a Nachankvorgangs be performed. Accordingly, current values are always present above the currently present in the tank vapor pressure using the presented method, so that changes in fuel quality can always be detected.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination indicated, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 zeigt ein Kraftstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine gemäß dem Stand der Technik. 1 shows a fuel supply system of an internal combustion engine according to the prior art.

2 zeigt ein Niederdruck-Sollkennfeld für eine Hochdruckpumpe gemäß dem Stand der Technik. 2 shows a low pressure desired map for a high pressure pump according to the prior art.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens. 3 shows a schematic representation of a possible embodiment of the presented method.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.The invention is schematically illustrated by means of embodiments in the drawings and will be described in detail below with reference to the drawings.

In 1 ist ein Kraftstoffversorgungssystem 1 mit einer Tankentlüftung 5 dargestellt. Das Kraftstoffversorgungssystem 1 umfasst einen Tank 3 mit einer Tankentlüftung 5 und eine Kraftstoffpumpe 7, die eine Hochdruckpumpe 9 zur Versorgung eines Hochdrucksystems 11, das ein Einspritzsystem 12 umfasst, über ein Niederdrucksystem 13, das einen Kraftstofffilter 14 umfasst, mit Kraftstoff versorgt. Die Kraftstoffpumpe 7 wird dabei von einem Ansteuermodul 6 betrieben. Die Tankentlüftung 5 besteht dabei aus einer Entlüftungsleitung, die von dem Tank 3 in einen Aktivkohlefilter 4 und weiter über ein schaltbares Tankentlüftungsventil 8 in ein Saugrohr 10 einer Brennkraftmaschine verläuft. Um auf einen Drucksensor 15 verzichten zu können, muss der Kraftstoffpumpe 7 ein Solldruckwert, mit dem die Hochdruckpumpe 9 mit Kraftstoff zu versorgen ist, vorgegeben werden. In 1 is a fuel supply system 1 with a tank vent 5 shown. The fuel supply system 1 includes a tank 3 with a tank vent 5 and a fuel pump 7 holding a high pressure pump 9 for supplying a high pressure system 11 that an injection system 12 includes, via a low pressure system 13 holding a fuel filter 14 includes, fueled. The fuel pump 7 is from a control module 6 operated. The tank ventilation 5 consists of a vent line from the tank 3 in an activated carbon filter 4 and continue via a switchable tank vent valve 8th in a suction pipe 10 an internal combustion engine runs. To put on a pressure sensor 15 to be able to dispense with the fuel pump 7 a target pressure value with which the high pressure pump 9 to be supplied with fuel.

Der Solldruckwert mit dem die Hochdruckpumpe 9 mit Kraftstoff zu versorgen ist und der durch die Kraftstoffpumpe 7 in dem Niederdrucksystem 13 einzustellen ist, wird gemäß dem Stand der Technik regelmäßig durch einen Hersteller der Hochdruckpumpe 9 vorgegeben und wird vom Hersteller aufgrund eines worst-case Szenarios, d. h. unter Annahme eines Kraftstoffs mit einem denkbar hohen Dampfdruck, gewählt. Dies bedeutet, dass die Kraftstoffpumpe 7 eine sehr hohe Leistung erbringen muss, um einen dem worst-case Szenario entsprechenden hohen Kraftstoffdruck zur Versorgung der Hochdruckpumpe 9 bereitzustellen. Entsprechend benötigt die Kraftstoffpumpe 7 eine erhebliche Menge an elektrischer Energie, die unter Verwendung einer Brennkraftmaschine erzeugt werden muss, wodurch sich eine CO2-Bilanz der Brennkraftmaschine verschlechtert gegenüber einem Idealbetrieb verschlechtert.The target pressure value with the high-pressure pump 9 is to supply fuel and that by the fuel pump 7 in the low pressure system 13 is adjusted according to the prior art regularly by a manufacturer of the high-pressure pump 9 and is selected by the manufacturer on the basis of a worst-case scenario, ie assuming a fuel with a conceivably high vapor pressure. This means that the fuel pump 7 must deliver a very high performance to the worst-case scenario corresponding high fuel pressure to supply the high-pressure pump 9 provide. Accordingly, the fuel pump needed 7 a significant amount of electrical energy that must be generated using an internal combustion engine, whereby a CO2 balance of the internal combustion engine degrades deteriorated from an ideal operation deteriorates.

In 2 ist ein Diagramm 17 mit Herstellervorgaben für ein Solldruckkennfeld zur Versorgung einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff dargestellt. Das Diagramm 17 spannt sich auf der Abszisse 19 über eine Temperatur in [°C] und auf der Ordinate 21 über einen Druck in [bar, abs] auf. Verschiedene Kennfeldlinien 23, 25, 27, 29, 31, 33 geben einen erforderlichen Druck für jeweilige Drehzahlen einer entsprechenden Brennkraftmaschine bei verschiedenen Temperaturen an. Kennfeldlinie 35 gibt eine Dampfdruckkurve für einen bestimmten Referenzkraftstoff an. In 2 is a diagram 17 presented with manufacturer specifications for a desired pressure map for supplying a high-pressure pump with fuel. The diagram 17 stretches on the abscissa 19 over a temperature in [° C] and on the ordinate 21 over a pressure in [bar, abs]. Various map lines 23 . 25 . 27 . 29 . 31 . 33 indicate a required pressure for respective speeds of a corresponding internal combustion engine at different temperatures. Map line 35 indicates a vapor pressure curve for a given reference fuel.

In 3 ist ein Flussdiagramm 37 dargestellt. In einem Startschritt wird eine Temperatur 39 eines in einem Tank gespeicherten Kraftstoffs mittels eines Temperaturmodells berechnet. Dazu werden dem Temperaturmodell Eingangsgrößen, wie bspw. eine Außentemperatur, eine Ansteuerungsdauer bzw. Ansteuerungsintensität einer Kraftstoffpumpe und, dadurch bedingt, entprechende elektrische und/oder mechanische Wärmeverluste, ein aktuell anliegender Niederdruck, ein aktueller Kraftstoffdurchsatz, ein aktueller Füllstand des Tanks, ein Wärmeeintrag in den Tank durch einen Auspuff einer entsprechenden Brennkraftmaschine, eine aktuelle Fahrgeschwindigkeit eines die Brennkraftmaschine umfassenden Fahrzeugs, eine Anzahl von Nachtankvorgängen seit einem vorgegebenen Zeitpunkt und eine Abstellzeit vorgegeben, auf deren Grundlage das Temperaturmodell die Temperatur 39 des in dem Tank gespeicherten Kraftstoffs berechnet, wie durch Pfeil 41 angedeutet. In 3 is a flowchart 37 shown. In a start step, a temperature 39 a fuel stored in a tank calculated by means of a temperature model. For this purpose, the temperature model input variables, such as. An outdoor temperature, a control duration or driving intensity of a fuel pump and, thereby, entprechende electrical and / or mechanical heat losses, a currently applied low pressure, a current fuel flow rate, a current level of the tank, a heat input in the tank through an exhaust of a corresponding internal combustion engine, an actual driving speed of a vehicle comprising the internal combustion engine, a number of refueling operations since a predetermined time and a Abstellzeit given on the basis of the temperature model, the temperature 39 of the fuel stored in the tank, as indicated by arrow 41 indicated.

Sobald die Temperatur 39 mittels des Temperaturmodells berechnet ist, wird die Temperatur 39 einem Modell 43 zur Berechnung einer Menge an aus dem Tank ausgegastem, d. h. aus dem Tank verdunsteten, Kraftstoff übermittelt. Once the temperature 39 calculated by the temperature model, the temperature becomes 39 a model 43 for calculating an amount of outgassed from the tank, ie evaporated from the tank, fuel delivered.

Das Modell 43 berechnet die Menge an aus dem Tank ausgegastem Kraftstoff auf Grundlage der Temperatur 39 und ggf. weiterer Parameter, wie bspw. einer aktuellen Zeit, einem aktuellen Füllstand, einer Betriebsdauer der Kraftstoffpumpe und einer Betriebsdauer der Brennkraftmaschine, wie durch Pfeil 45 angedeutet ist. Ferner erhält das Modell 43 als Eingangsparameter einen aktuellen Wert eines Dampfdrucks eines aktuell in dem Tank befindlichen Kraftstoffs, sobald der Wert verfügbar ist, wie durch Pfeil 47 angedeutet ist.The model 43 calculates the amount of fuel outgassed from the tank based on the temperature 39 and optionally further parameters, such as a current time, a current level, an operating period of the fuel pump and an operating period of the internal combustion engine, as indicated by arrow 45 is indicated. Further, the model receives 43 as input parameter, a current value of a vapor pressure of a fuel currently in the tank, as soon as the value is available, as indicated by arrow 47 is indicated.

Sobald die Menge an aus dem Tank ausgegastem Kraftstoff mittels des Modells 43 berechnet ist, wird ein entsprechender Wert für einen Vergleich mit einer durch ein Modell 49 berechneten Menge an Kraftstoff, die von einer Tankentlüftung in die Brennkraftmaschine eingebracht wurde, bereitgestellt. Once the amount of fuel outgassed from the tank by means of the model 43 is calculated, a corresponding value for a comparison with a through a model 49 calculated amount of fuel, which was introduced from a tank vent in the internal combustion engine, provided.

Das Modell 49 berechnet die Menge an Kraftstoff, die von einer Tankentlüftung in die Brennkraftmaschine eingebracht wurde, auf Grundlage von bspw. eine Anzahl Tankentlüftungsvorgänge seit einem vorgegebenen Zeitpunkt, einer Dauer jeweiliger Tankentlüftungsvorgänge bzw. Ansteuerungen eines Tankentlüftungsventils, geschätzter Verluste durch einen Kraftstofffilter und einem unter Berücksichtigung eines aktuellen Lambdawerts ermittelten Anteil der durch die Tankentlüftung bereitgestellten Menge an Kraftstoff an einer Füllung der Brennkraftmaschine, wie durch Pfeil 51 angedeutet ist.The model 49 calculates the amount of fuel introduced into the internal combustion engine from a tank vent on the basis of, for example, a number of tank vent operations since a given time, a duration of respective tank vent operations, estimated losses through a fuel filter, and a current one Lambda value determined by the tank ventilation amount of fuel to a filling of the internal combustion engine, as indicated by arrow 51 is indicated.

Für den Vergleich der mittels des Modells 43 berechneten Menge an aus dem Tank ausgegastem Kraftstoff und der durch das Modell 49 berechneten Menge an Kraftstoff, die von einer Tankentlüftung in die Brennkraftmaschine eingebracht wurde, kann bspw. eine Differenz der entsprechenden Werte berechnet werden, wie durch Schritt 53 angedeutet ist. Eine durch den Vergleich der mittels des Modells 43 berechneten Menge an aus dem Tank ausgegastem Kraftstoff und der durch das Modell 49 berechneten Menge an Kraftstoff kann als Zielgröße 55 für ein Verfahren zur Bestimmung des Parameters Dampfdruck verwendet werden. Zur Bestimmung des Parameters Dampfdruck kann bspw. ein Parameteridentifikationsverfahren, wie bspw. eine Regressionsanalyse oder ein Verfahren zur Minimierung einer quadratischen Abweichung, eingesetzt werden, wie durch Schritt 57 angedeutet ist. Dabei können weitere Eingangsgrößen bzw. Randbedingungen verwendet werden, wie durch Pfeil 59 angedeutet ist. For comparison, by means of the model 43 calculated amount of fuel outgassed from the tank and that through the model 49 calculated amount of fuel that has been introduced from a tank vent in the internal combustion engine, for example, a difference of the corresponding values can be calculated, as by step 53 is indicated. One by comparing the by means of the model 43 calculated amount of fuel outgassed from the tank and that through the model 49 calculated amount of fuel can be used as a target size 55 be used for a method of determining the parameter vapor pressure. To determine the parameter vapor pressure, for example, a parameter identification method, such as, for example, a regression analysis or a method for minimizing a quadratic deviation, can be used, as by step 57 is indicated. In this case, further input variables or boundary conditions can be used, as indicated by arrow 59 is indicated.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10152236 B4 [0005] DE 10152236 B4 [0005]
  • DE 102013205452 A1 [0006] DE 102013205452 A1 [0006]

Claims (13)

Verfahren zum Regeln einer Kraftstoffpumpe (7) in einem Niederdrucksystem (13) eines Kraftstoffversorgungssystems (1) einer Brennkraftmaschine, wobei ein durch die Kraftstoffpumpe (7) aufzubauender Soll-Kraftstoffdruck zur Versorgung eines Hochdrucksystems (11) des Kraftstoffversorgungsystems (1) mit Kraftstoff mittels eines in einem mit Kraftstoff befüllten Tank (3) aktuell anliegenden Dampfdrucks bestimmt wird, und wobei der in dem Tank (3) aktuell anliegende Dampfdruck mittels eines Vergleichs einer mittels eines mathematischen Modells (43) zur Berechnung einer von einem mit Kraftstoff befüllten Tank (3) der Brennkraftmaschine ausgegasten Menge an Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall und einer anhand eines mathematischen Modells (49) auf Grundlage einer Anzahl und/oder Dauer von Ansteuerungszyklen eines Tankentlüftungsventils des Tanks (3) in einem vorgegebenen Zeitbereich ermittelten Menge an durch eine Tankentlüftung (5) des Kraftstoffversorgungssystems (1) der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall bestimmt wird.Method for regulating a fuel pump ( 7 ) in a low pressure system ( 13 ) of a fuel supply system ( 1 ) of an internal combustion engine, wherein a through the fuel pump ( 7 ) to be established target fuel pressure for supplying a high-pressure system ( 11 ) of the fuel supply system ( 1 ) with fuel by means of a tank filled with fuel ( 3 ) currently applied vapor pressure, and wherein the in the tank ( 3 ) currently applied vapor pressure by means of a comparison of a by means of a mathematical model ( 43 ) for calculating a tank filled with fuel ( 3 ) of the internal combustion engine ausgasten amount of fuel in a predetermined time interval and one based on a mathematical model ( 49 ) based on a number and / or duration of drive cycles of a tank venting valve of the tank ( 3 ) in a predetermined time range determined by a tank ventilation ( 5 ) of the fuel supply system ( 1 ) of the internal combustion engine supplied fuel in a predetermined time interval is determined. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Soll-Kraftstoffdruck ein Kraftstoffdruck zur Versorgung einer Hochdruckpumpe (9) ist.The method of claim 1, wherein the target fuel pressure is a fuel pressure for supplying a high-pressure pump ( 9 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das mathematische Modell (43) die ausgegaste Menge an Kraftstoff auf Grundlage einer in dem Tank (3) vorliegenden Temperatur (39) ermittelt, wobei die in dem Tank (3) vorliegende Temperatur in Abhängigkeit eines Temperaturmodells ermittelt wird, wobei das Temperaturmodell als Eingangsgrößen mindestens einen Parameter der folgenden Liste an Parametern verwendet: ein Wert einer aktuellen Umgebungstemperatur, Betriebsparameter der Kraftstoffpumpe (7), elektrische und/oder mechanische Wärmeverluste der Kraftstoffpumpe (7), ein aktuell in dem Niederdrucksystem (13) anliegender Kraftstoffdruck, ein Kraftstoffdurchsatz durch das Niederdrucksystem (13), ein Wärmeeintrag in dem Niederdrucksystem (13) über einen Auspuff der Brennkraftmaschine, eine aktuelle Geschwindigkeit einer die Brennkraftmaschine umfassenden Vorrichtung, eine Anzahl von Nachtankvorgängen seit einem vorgegebenen Zeitpunkt und ein aktueller Füllstand des Tanks (3). Method according to Claim 1 or 2, in which the mathematical model ( 43 ) the outgassed amount of fuel based on one in the tank ( 3 ) present temperature ( 39 ), whereby in the tank ( 3 ) temperature is determined as a function of a temperature model, wherein the temperature model uses as input variables at least one parameter of the following list of parameters: a value of a current ambient temperature, operating parameters of the fuel pump ( 7 ), electrical and / or mechanical heat losses of the fuel pump ( 7 ), currently in the low-pressure system ( 13 ) applied fuel pressure, a fuel flow through the low pressure system ( 13 ), a heat input in the low-pressure system ( 13 ) about an exhaust of the internal combustion engine, a current speed of a device comprising the internal combustion engine, a number of refueling operations since a predetermined time and a current filling level of the tank ( 3 ). Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die mittels des Temperaturmodells berechnete Temperatur (39) verwendet wird, um eine Menge an aus dem Tank (3) ausgegastem Kraftstoff in Abhängigkeit eines aktuell in dem Tank (3) anliegenden Dampfdrucks zu modellieren.Method according to Claim 3, in which the temperature calculated by means of the temperature model ( 39 ) is used to remove a lot of from the tank ( 3 ) outgassed fuel depending on a current in the tank ( 3 ) model adjacent vapor pressure. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem eine Anzahl von zu verschiedenen Zeitpunkten ermittelten Werten der Menge an aus dem Tank (3) ausgegastem Kraftstoff zu einem Summenwert in einem vorgegebenen Zeitabschnitt addiert wird, und wobei eine der Brennkraftmaschine zugeführte Kraftstoffmenge über die Anzahl Ansteuerungszyklen des Tankentlüftungsventils und eine Lambdaabweichung ermittelt wird.Method according to Claim 4, in which a number of values, determined at different times, of the quantity of fuel from the tank ( 3 ) is added to a total value in a predetermined period of time, and wherein an amount of fuel supplied to the internal combustion engine over the number of driving cycles of the tank venting valve and a lambda deviation is determined. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als Eingangsgröße für das mathematische Modells (43) zur Berechnung der von dem mit Kraftstoff befüllten Tank (3) ausgegasten Menge an Kraftstoff in dem vorgegebenen Zeitintervall mindestens eine Größe der folgenden Liste an Größen gewählt wird: Zeit, Füllstand, Betriebsdauer der Kraftstoffpumpe (7) und/oder eine Dauer eines Betriebs der Brennkraftmaschine.Method according to one of the preceding claims, in which the input variable for the mathematical model ( 43 ) for the calculation of the fuel-filled tank ( 3 ) outgassed amount of fuel in the predetermined time interval at least one size of the following list of sizes is selected: time, level, duration of operation of the fuel pump ( 7 ) and / or a duration of an operation of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als Eingangsgrößen für das mathematische Modell (49) zur Ermittlung der Menge an durch die Tankentlüftung des Kraftstoffversorgungssystems (1) der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff zumindest eine Größe der folgenden Liste an Größen gewählt wird: ein Schätzwert jeweiliger durch einen Kraftstofffilter (14) bedingter Verluste und ein Anteil jeweiliger mittels der Tankentlüftung (5) des Kraftstoffversorgungssystems (1) der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff. Method according to one of the preceding claims, in which as input variables for the mathematical model ( 49 ) for determining the amount of fuel through the tank ventilation of the fuel supply system ( 1 ) of the fuel supplied to the internal combustion engine is selected at least one of the following list of variables: an estimated value of a respective fuel filter ( 14 ) conditional losses and a proportion of each by means of tank ventilation ( 5 ) of the fuel supply system ( 1 ) supplied to the internal combustion engine fuel. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem während des Vergleichs der ausgegasten Menge an Kraftstoff in dem vorgegebenen Zeitintervall und der Menge an durch die Tankentlüftung (5) des Kraftstoffversorgungssystems (1) der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffs in dem vorgegebenen Zeitintervall ein dem Dampfdruck entsprechender Wert mittels eines mathematischen Verfahrens solange verändert wird, bis eine Differenz zwischen der ausgegasten Menge an Kraftstoff in dem vorgegebenen Zeitintervall und der Menge an durch die Tankentlüftung (5) des Kraftstoffversorgungssystems (1) der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoff unter einem vorgegebenen Schwellenwert liegt und/oder minimiert ist.Method according to one of the preceding claims, wherein, during the comparison, the outgassed amount of fuel in the predetermined time interval and the amount of fuel through the tank vent ( 5 ) of the fuel supply system ( 1 ) the fuel supplied to the internal combustion engine in the predetermined time interval a value corresponding to the vapor pressure by means of a mathematical method is changed until a difference between the outgassed amount of fuel in the predetermined time interval and the amount of by the tank vent ( 5 ) of the fuel supply system ( 1 ) supplied to the internal combustion engine fuel is below a predetermined threshold and / or is minimized. Verfahren nach Anspruch 8, wobei als Parameteridentifikationsverfahren ein Regressionsverfahren gewählt wird. Method according to Claim 8, wherein a regression method is selected as parameter identification method. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der in dem Tank (3) anliegende Dampfdruck in vorgegebenen Zeitabständen wiederholt bestimmt wird, so dass Veränderungen einer Kraftstoffqualität schnell erkannt werden.Method according to one of the preceding claims, wherein the in the tank ( 3 ) is determined repeatedly at predetermined time intervals, so that changes in fuel quality are quickly detected. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der Soll-Kraftstoffdruck in Abhängigkeit des in dem Tank (3) aktuell anliegenden Dampfdrucks aus einer Anzahl vorgegebener Soll-Kraftstoffdruckwerte ausgewählt und an der Kraftstoffpumpe (7) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the desired fuel pressure is determined as a function of the pressure in the tank ( 3 ) currently applied vapor pressure from a number of predetermined nominal Fuel pressure values selected and at the fuel pump ( 7 ) is set. Kraftstoffversorgungssystem zum Versorgen einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff, wobei das Kraftstoffversorgungsystem ein Steuergerät umfasst, das dazu konfiguriert ist, einen durch eine von dem Kraftstoffversorgungssystem (1) umfasste Kraftstoffpumpe (7) aufzubauenden Soll-Kraftstoffdruck zur Versorgung eines Hochdrucksystems (11) des Kraftstoffversorgungsystems mit Kraftstoff mittels eines in einem mit Kraftstoff befüllten Tank (3) aktuell anliegenden Dampfdrucks zu bestimmen, und wobei das Steuergerät weiterhin dazu konfiguriert ist, den in dem Tank (3) aktuell anliegenden Dampfdruck mittels eines Vergleichs einer mittels eines mathematischen Modells (43) zur Berechnung einer von einem mit Kraftstoff befüllten Tank (3) ausgegasten Menge an Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall und einer anhand eines mathematischen Modells (49) ermittelten Menge an durch eine Tankentlüftung des Kraftstoffversorgungssystems (1) der Brennkraftmaschine zugeführtem Kraftstoff in einem vorgegebenen Zeitintervall zu bestimmen.A fuel supply system for supplying an internal combustion engine with fuel, wherein the fuel supply system comprises a controller that is configured to be powered by one of the fuel supply system. 1 ) included fuel pump ( 7 ) to be established nominal fuel pressure to supply a high-pressure system ( 11 ) of the fuel supply system with fuel by means of a tank filled with fuel ( 3 ), and wherein the controller is further configured to 3 ) currently applied vapor pressure by means of a comparison of a by means of a mathematical model ( 43 ) for calculating a tank filled with fuel ( 3 ) outgassed amount of fuel in a given time interval and one based on a mathematical model ( 49 ) by a tank ventilation of the fuel supply system ( 1 ) to determine the fuel supplied to the internal combustion engine in a predetermined time interval. Kraftstoffversorgungssystem nach Anspruch 12, wobei das Kraftstoffversorgungssystem (1) in einem Fahrzeug zur Versorgung einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.Fuel supply system according to claim 12, wherein the fuel supply system ( 1 ) is arranged in a vehicle for supplying an internal combustion engine.
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