DE102016214007A1 - Verfahren zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine, in welchen mittels einer Hochdruckpumpe mit einem elektrischen Saugventil Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich gefördert wird, wobei eine durch Einspritzungen in die Brennkraftmaschine aus dem Hochdruckspeicher entnommene Kraftstoffmenge (ME) ermittelt wird, wobei eine durch die Hochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoffmenge (MF) ermittelt wird, und wobei unter Berücksichtigung eines Anfangswerts (pA) des Drucks in dem Hochdruckspeicher, der aus dem Hochdruckspeicher entnommenen Kraftstoffmenge (ME) und der in den Hochdruckspeicher geförderten Kraftstoffmenge (MF) ein aktueller Wert (pber) des Drucks in dem Hochdruckspeicher ermittelt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine 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 den Förderraum der Hochdruckpumpe zu öffnen oder zu schließen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine 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 zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher einer Brennkraftmaschine, in welchen mittels einer Hochdruckpumpe mit einem elektrischen Saugventil Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich gefördert wird. Hierzu werden eine durch Einspritzungen (durch Kraftstoffinjektoren) in die Brennkraftmaschine aus dem Hochdruckspeicher entnommene Kraftstoffmenge und eine durch die Hochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoffmenge ermittelt. Unter Berücksichtigung eines Anfangswerts des Drucks in dem Hochdruckspeicher und der beiden ermittelten Kraftstoffmengen kann dann ein aktueller Wert des Drucks in dem Hochdruckspeicher ermittelt werden.
  • Bei einem solchen Saugventil ist dabei beispielsweise ein Magnetanker als Wegbegrenzung für einen Ventilkolben vorgesehen, welcher wiederum den Niederdruckbereich von dem Förderraum der Hochdruckpumpe trennt. Der Magnetanker kann dann mittels eines Elektromagneten zwischen einer ersten Stellung, bei der der Ventilkolben nicht schließbar ist, und einer zweiten Stellung, bei der der Ventilkolben schließbar ist, verstellt werden. Dabei besteht in der Regel keine mechanische Verbindung zwischen dem Magnetanker und dem Ventilkolben. Eine mechanische Feder kann eine mechanische Federkraft auf den Magnetanker ausüben und hält diesen in einer Grundposition. Durch Bestromen des Elektromagneten wird eine Position des Magnetankers relativ zu dem Elektromagneten verändert, insbesondere entgegen der Federkraftwirkung der mechanischen Feder, so dass der Magnetanker 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 den Förderraum der Hochdruckpumpe gesaugt wird, jedoch Kraftstoff nur dann während einer Kompressionsphase vom Förderraum in den Hochdruckspeicher gefördert wird, wenn das Saugventil vollständig geschlossen ist. Andernfalls wird während einer Kompressionsphase Kraftstoff zurück in den Niederdruckbereich gefördert.
  • Der Druck im Hochdruckspeicher selbst wird dabei üblicherweise geregelt. Hierzu kann ein Istwert des Drucks in dem Hochdruckspeicher mittels eines Drucksensors ermittelt werden, welcher dann der Regelung zugeführt wird.
  • Bleibt nun jedoch der vom Drucksensor ermittelte Wert des Drucks, also der Istwert für die Regelung, aus, beispielsweise aufgrund eines Defekts des Drucksensors oder einer zugehörigen Leitung, so kann die Regelung nicht weiter aufrechterhalten werden. In diesem Fall muss der Druck in dem Hochdruckspeicher gesteuert werden, d.h. es muss versucht werden, einen Solldruck alleine durch Einstellung geeigneter Größen zu erreichen, ohne jedoch den tatsächlichen Istwert des Drucks zu kennen.
  • Hier setzt nun die Erfindung an und stellt eine Möglichkeit bereit, einen möglichst genauen Wert des Drucks im Hochdruckspeicher zu ermitteln. Die in die Brennkraftmaschine eingespritzte Kraftstoffmenge, was mittels entsprechender Kraftstoffinjektoren erfolgt, kann dabei ermittelt werden, indem die in einem gewissen Zeitraum, beispielsweise einem Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine, von den jeweiligen Kraftstoffinjektoren aus dem Hochdruckspeicher entnommenen und dann in die zugehörigen Brennräume eingespritzten Kraftstoffmengen aufsummiert werden. Die Kraftstoffmenge einer einzelnen Einspritzung kann dabei anhand der Einspritzdauer der Einspritzung und der Durchflussrate des Kraftstoffinjektors ermittelt werden. Die Einspritzdauer wiederum lässt sich beispielsweise aus der Ansteuerdauer des Kraftstoffinjektors ermitteln.
  • Die während der gleichen Zeitdauer, also beispielsweise des erwähnten Arbeitszyklus, in den Hochdruckspeicher mittels der Hochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge kann dann insbesondere unter Berücksichtigung geometrischer Daten eines Förderraums der Hochdruckpumpe sowie eines Schließzeitpunktes des elektrischen Saugventils oder eines Förderbeginnwinkels der Hochdruckpumpe ermittelt werden. Der Schließzeitpunkt stellt dabei denjenigen Zeitpunkt dar, zu dem der Ventilkolben den Förderraum verschließt und ab dem somit der Druck in dem Förderraum ansteigt. Dieser Schließzeitpunkt entspricht dabei einem bestimmten Kurbel- oder Nockenwellenwinkel, dem sog. Förderbeginnwinkel, und kann beispielsweise anhand einer Ansteuerung des elektrischen Saugventils, insbesondere der Dauer des Anlegens einer Spannung, ermittelt werden. Die Förderung dauert dann bis zum Erreichen des oberen Totpunkts eines Kolbens, der den Förderraum begrenzt, an. Damit lässt sich eine Zeit- bzw. Winkeldauer ermitteln, in welcher sich der Kolben bewegt. Daraus wiederum lässt sich der vom Kolben zurückgelegte Weg und unter weiterer Berücksichtigung der übrigen geometrischen Daten des Förderraums die geförderte Kraftstoffmenge ermitteln.
  • Aus diesen beiden Kraftstoffmengen kann somit die während der erwähnten Zeitdauer, also beispielsweise des erwähnten Arbeitszyklus, effektiv in den Hochdruckspeicher zugeführte bzw. daraus entnommene Kraftstoffmenge ermittelt werden. Anhand von Dichtewerten und des Anfangswerts des Drucks lässt sich damit der aktuelle Wert des Drucks berechnen. Bei dem Anfangswert kann es sich beispielsweise um einen zuvor ermittelten, berechneten oder anderweitig erhaltenen Wert des Drucks, beispielsweise mittels eines Drucksensors, handeln.
  • Besonders vorteilhaft ist es dann, wie erwähnt, unter Verwendung des ermittelten aktuellen Werts des Drucks den Druck in dem Hochdruckspeicher zu steuern, und zwar insbesondere dann, wenn ein von einem Drucksensor ermittelter Wert des Drucks in dem Hochdruckspeicher, der für eine Regelung des Drucks in dem Hochdruckspeicher verwendet wird, ausbleibt. Damit kann trotz eines Defekts des Drucksensors bzw. einer zugehörigen Leitung oder anderer Ursachen für das Ausbleiben des für die Regelung benötigten Istwerts des Drucks weiterhin der Druck im Hochdruckspeicher für den Betrieb der Brennkraftmaschine aufrechterhalten werden. Insbesondere kann der Druck sogar auf einem möglichst konstanten Niveau gehalten werden. Zweckmäßig ist es dann, als Anfangswert einen von dem Drucksensor zuletzt erhaltenen Wert des Drucks zu verwenden, um möglichst geringe Abweichungen bei der Steuerung zu erreichen.
  • Alternativ ist es bevorzugt, wenn anhand des ermittelten aktuellen Werts des Drucks ein von einem Drucksensor ermittelter Wert des Drucks in dem Hochdruckspeicher überprüft wird. Damit wird eine besonders einfache und genaue Möglichkeit bereitgestellt, den Drucksensor zu überprüfen. Denkbar ist es dann, auf einen Fehler des Drucksensors zu schließen, wenn der ermittelte aktuelle Wert des Drucks von dem gemessenen Wert um mehr als einen vorbestimmten Schwellwert, der beispielsweise relativ oder absolut sein kann, abweicht.
  • Zweckmäßig ist es auch, ein Druckbegrenzungsventil für den Hochdruckspeicher vorzusehen, um eventuellen systematischen Abweichungen bei der Steuerung und einem damit unter Umständen einhergehenden Druckanstieg vorzubeugen und Schäden an dem Hochdruckspeicher oder anderen beteiligten Komponenten zu verhindern.
  • 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 Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
  • 4 zeigt schematisch eine Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher bei Verwendung einer Hochdruckpumpe mit elektrischem Saugventil.
  • 5 zeigt schematisch eine Steuerung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher bei einem erfindungsgemäßen Verfahren 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 Bezug auf 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 die 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.
  • Zudem ist an dem Hochdruckspeicher ein Druckbegrenzungsventil 21 vorgesehen, das dazu dient, einen zu hohen Druck in dem Hochdruckspeicher zu verhindern. D.h. ab einem bestimmten Schwellwert, den der Druck erreicht (dieser Schwellwert kann beispielsweise je nach Brennkraftmaschine und Hochdruckspeicher eingestellt werden), öffnet das Druckbegrenzungsventil 21.
  • In 2 sind die Hochdruckpumpe 15 und das elektrisches Saugventil 16 aus 1 detaillierter dargestellt. Die Hochdruckpumpe 15 weist einen Kolben 23 mit einer Querschnittsfläche A auf, der von einem Nocken 24 betätigt wird. Der Nocken kann pumpenseitig in einem Pumpengehäuse der Hochdruckpumpe 15 angeordnet sein. Insbesondere wird die Nockenbewegung durch eine zweckmäßige Anbindung (z.B. über die Nockenwelle) von der Brennkraftmaschine bewirkt. In der hier gezeigten Stellung befindet sich der Kolben 23 an einem oberen Totpunkt, d.h. an einem Übergang von einer Kompressionsphase in eine Ansaugphase und somit am Punkt maximaler Kompression mit einem Winkel φ0 des Nockens.
  • Weiterhin ist mittels gestrichelter Linien eine weitere Position von Nocken, nämlich φF, und Kolben dargestellt, die vor dem oberen Totpunkt liegen. Der Winkel φF entspricht dabei beispielsweise dem Förderbeginnwinkel bzw. dem Förderbeginn, sodass zwischen dem Winkel φF und dem Winkel φ0, d.h. während der Winkeldifferenz ∆φ, Kraftstoff gefördert wird. Zwischen dem Winkel φF und dem Winkel φ0 durchläuft der Kolben dabei einen Hub bzw. eine Hubdifferenz von ∆h.
  • Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 ein Auslassventil 25 auf, über welches ein Förderraum 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 Förderraum 26 in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck im Förderraum 26 vorherrscht.
  • Das elektrische Saugventil 16 weist einen Ventilkolben 30 auf, der den Niederdruckbereich von dem Förderraum 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 ein Magnetanker 33 als Wegbegrenzung vorgesehen.
  • In unbestromtem Zustand des Elektromagneten 32 kann der Magnetanker 33 beispielsweise 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. der Magnetanker 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 Förderraum 26 abtrennen, da der Magnetanker 33 den Weg des Ventilkolbens 25 begrenzt.
  • Wird die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt, so bewegt sich der Magnetanker 33 in Richtung des Elektromagneten 32 und somit weg vom Ventilkolben 30. In diesem bestromten Zustand befindet sich das elektrische Saugventil 16 bzw. der Magnetanker 33 in einer zweiten Stellung S2.
  • In der zweiten Stellung S2 kann der Ventilkolben 30 vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich vollständig von dem Förderraum 26 abtrennen, da der Magnetanker 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 angedeutet 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 den Förderraum 26 gesaugt.
  • In einem Förderhub bzw. einer Kompressionsphase der Hochdruckpumpe 15 ist der Elektromagnet 32 zunächst noch unbestromt, d.h. der Magnetanker 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 11 gefördert. Hierzu sei angemerkt, dass der Ventilkolben 30 trotz des im Förderraum 26 erzeugten Druckes bzw. des Kraftstoffflusses in Richtung Niederdruckbereich nicht vollständig schließt, da der Magnetanker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt.
  • Wird nun, insbesondere noch während der Kompressionsphase, die Spule 31 bzw. der Elektromagnet 32 bestromt, so bewegt sich der Magnetanker 33 in die zweite Stellung S2. Der Ventilkolben 30 kann somit durch den Druck des Kraftstoffs im Förderraum 26 bzw. den Kraftstofffluss in Richtung Niederdruckbereich in den Ventilsitz 35 gedrückt werden. Das Saugventil 16 ist somit geschlossen. Durch die weitere Hubbewegung des Kolbens 23 wird im Förderraum 26 nun weiter Druck aufgebaut. Mit Erreichen eines genügend hohen Druckes wird das Auslassventil 25 geöffnet und Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert.
  • Anhand eines Zeitpunkts des Beginns der Ansteuerung des elektrischen Saugventils 16 bzw. des Elektromagneten 32 lässt sich somit auch auf den Förderbeginnwinkel φF schließen. Hierzu können nötigenfalls etwaige Zeitversetzungen, die beispielsweise anhand von Testmessungen und/oder Modellen ermittelt werden können, berücksichtigt werden.
  • In 3 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Zunächst ist gezeigt, dass anhand der Einspritzdauern ∆t der einzelnen Kraftstoffinjektoren und der jeweils zugehörigen Durchflussraten R eine im Rahmen der Einspritzungen aus dem Hochdruckspeicher entnommene Kraftstoffmenge ME ermittelt werden kann.
  • Es versteht sich, dass hierzu die gesamte, von allen Kraftstoffinjektoren während einer betrachteten Zeitdauer, beispielsweise eines Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine, aus dem Hochdruckspeicher entnommene Kraftstoffmenge relevant ist.
  • Weiterhin kann aus dem Förderbeginnwinkel φF der Hochdruckpumpe und der Querschnittsfläche A des Kolbens der Hochdruckpumpe die während der betrachteten Zeitdauer, also beispielsweise des Arbeitszyklus der Brennkraftmaschine, mittels der Hochdruckpumpe in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoffmenge MF ermittelt werden.
  • Der Förderbeginnwinkel φF entspricht, wie erwähnt, dem Schließzeitpunkt des elektrischen Saugventils, welcher beispielsweise anhand des Ansteuerbeginns des elektrischen Saugventils bzw. des Elektromagneten ermittelt werden kann.
  • Aus dem Förderbeginnwinkel φF kann dann beispielsweise die Hubdifferenz ∆h des Kolbens der Hochdruckpumpe ermittelt werden, wie anhand der 2 ersichtlich ist. Aus der Hubdifferenz ∆h und der Querschnittsfläche A wiederum lässt sich die in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoffmenge MF ermittelt.
  • Zu beachten ist hierbei ggf. die Anzahl der Hübe des Kolbens der Hochdruckpumpe während der betrachteten Zeitdauer. Weiterhin kann es sein, dass eine Hochdruckpumpe mehrere Kolben (und entsprechende Saugventile) aufweist, die dann ebenfalls zu berücksichtigen sind.
  • Aus der aus dem Hochdruckspeicher entnommenen Kraftstoffmenge ME und der in den Hochdruckspeicher geförderten Kraftstoffmenge MF lässt sich die effektiv in den Hochdruckspeicher geförderte Kraftstoffmenge ∆M aus der Differenz MF–ME ermitteln. Es versteht sich, dass die Kraftstoffmenge ∆M auch negativ sein kann, d.h. dass effektiv Kraftstoff aus dem Hochdruckspeicher entnommen wurde.
  • Die Kraftstoffmenge ∆M wiederum lässt sich, beispielsweise unter Berücksichtigung des aktuellen Drucks im Hochdruckspeicher und der Dichte des Kraftstoffs, in eine Druckänderung ∆p in dem Hochdruckspeicher umrechnen. Bei geringen Änderungen kann dabei beispielsweise angenommen werden, dass die Druckänderung proportional zur effektiv in den Hochdruckspeicher geförderten Kraftstoffmenge ∆M ist.
  • Damit kann also ausgehend von einem Anfangswert pA des Drucks in dem Hochdruckspeicher, bei dem es sich beispielsweise um den zuletzt ermittelten Druckwert handelt, der aktuelle Wert pber des Drucks ermittelt bzw. berechnet werden.
  • In 4 ist schematisch eine Regelung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher bei Verwendung einer Hochdruckpumpe mit elektrischem Saugventil, wie sie beispielsweise in 2 gezeigt ist, dargestellt.
  • Ein Sollwert psoll des Drucks im Hochdruckspeicher kann hierbei im Rahmen einer Regelung eingestellt werden. Hierzu wird mittels eines Drucksensors ein Istwert pist des Drucks in dem Hochdruckspeicher erfasst und der Regelung zugeführt. Das elektrische Saugventil dient als Steller, beispielsweisekann ein Ansteuerbeginn tA des elektrischen Saugventils bzw. des Elektromagneten als Stellgröße verwendet werden.
  • In 5 ist schematisch eine Steuerung eines Drucks in einem Hochdruckspeicher bei einem erfindungsgemäßen Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der gezeigt Ablauf basiert auf der in 4 gezeigten Regelung.
  • Wenn der Drucksensor ausfällt oder der Istwert pist aus einem anderen Grund nicht mehr verfügbar ist, so ist keine Regelung mehr möglich. Es kann nun jedoch aus den im Rahmen der Ansteuerung des elektrischen Saugventils eingestellten Größen, also beispielsweise des Ansteuerbeginns tA, der Schließzeitpunkt des elektrischen Saugventils bzw. der Förderbeginnwinkel φF der Hochdruckpumpe ermittelt werden.
  • Aus dem Schließzeitpunkt bzw. dem Förderbeginnwinkel φF kann nun, wie anhand der 3 ausführlich erläutert, ein aktueller Wert pber des Drucks im Hochdruckspeicher ermittelt bzw. berechnet werden. Dieser aktuelle Wert pber des Drucks kann nun im Rahmen der Steuerung für den Sollwert psoll des Drucks berücksichtigt werden. Damit ist es möglich, auch ohne Istwert eine möglichst genaue Einhaltung des Sollwerts zu erreichen.
  • Wie eingangs bereits erwähnt, ist es zweckmäßig, wenn hierbei am Hochdruckspeicher ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen ist, um einen ggf. dennoch auftretenden Überdruck zu vermeiden.
  • Wie auch bereits erwähnt, kann mit der anhand von 3 erläuterten Ermittlung des aktuellen Werts des Drucks im Hochdruckspeicher sehr einfach der vom Drucksensor gelieferte Istwert des Drucks überprüft bzw. plausiblisiert werden, sofern der Drucksensor funktioniert, d.h. sofern der Istwert vorhanden ist. Auf diese Weise kann also ein Fehler bei dem Drucksensor erkannt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013201974 A1 [0003]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Ermitteln eines Drucks in einem Hochdruckspeicher (18) einer Brennkraftmaschine (40), in welchen mittels einer Hochdruckpumpe (15) mit einem elektrischen Saugventil (16) Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich gefördert wird, wobei eine durch Einspritzungen in die Brennkraftmaschine (40) aus dem Hochdruckspeicher (18) entnommene Kraftstoffmenge (ME) ermittelt wird, wobei eine durch die Hochdruckpumpe (15) in den Hochdruckspeicher (18) geförderte Kraftstoffmenge (MF) ermittelt wird, und wobei unter Berücksichtigung eines Anfangswerts (pA) des Drucks in dem Hochdruckspeicher (18), der aus dem Hochdruckspeicher (18) entnommenen Kraftstoffmenge (ME) und der in den Hochdruckspeicher (18) geförderten Kraftstoffmenge (MF) ein aktueller Wert (pber) des Drucks in dem Hochdruckspeicher (18) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die durch die Hochdruckpumpe (15) in den Hochdruckspeicher (18) geförderte Kraftstoffmenge (ME) unter Berücksichtigung geometrischer Daten (A) eines Förderraums (26) der Hochdruckpumpe (18) und eines Schließzeitpunktes des elektrischen Saugventils (16) oder eines Förderbeginnwinkels (φF) der Hochdruckpumpe (15) ermittelt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Schließzeitpunkt des elektrischen Saugventils (16) oder der Förderbeginnwinkels (φF) der Hochdruckpumpe (15) anhand einer Ansteuerung des elektrischen Saugventils (16) ermittelt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei unter Verwendung des aktuellen Werts (pA) des Drucks der Druck in dem Hochdruckspeicher (18) gesteuert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Druck in dem Hochdruckspeicher nach einem Ausbleiben eines von einem Drucksensor (20) ermittelten Werts (pist) des Drucks in dem Hochdruckspeicher (18), der für eine Regelung des Drucks in dem Hochdruckspeicher (18) verwendet wird, gesteuert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei als Anfangswert (pA) ein von dem Drucksensor (20) zuletzt erhaltener Wert des Drucks verwendet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei anhand des ermittelten aktuellen Werts (pber) des Drucks ein von einem Drucksensor (20) ermittelter Wert (pist) des Drucks in dem Hochdruckspeicher (18) überprüft wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei auf einen Fehler des Drucksensors (20) geschlossen wird, wenn der aktuelle Wert (pber) des Drucks von dem von dem Drucksensor (20) ermittelten Wert (pist) um mehr als einen vorbestimmten Schwellwert abweicht.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei ein Druckbegrenzungsventil (21) für den Hochdruckspeicher (18) vorgesehen wird.
  10. Recheneinheit (80), die dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (80) dazu veranlasst, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (80) ausgeführt wird.
  12. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.
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