DE102017200237A1

DE102017200237A1 - Verfahren zur Zuordnung einer Funktionseinschränkung bei einer Hochdruckpumpe

Info

Publication number: DE102017200237A1
Application number: DE102017200237.9A
Authority: DE
Inventors: Liv Proenneke; Stephan Rittler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung einer Funktionseinschränkung bei einer Hochdruckpumpe (15) einer Brennkraftmaschine (40), welche Hochdruckpumpe (15) wenigstens zwei Förderwerke (23, 23') zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher (18) aufweist, denen jeweils ein elektrisches Saugventil (16, 16') zugeordnet ist, wobei ein Druck (p, p, p) in dem Hochdruckspeicher (18) erfasst wird, wobei, wenn der Druck (p, p) einen oberen Schwellwert (W) überschreitet oder einen unteren Schwellwert (W) unterschreitet, wenigstens einer von mehreren möglichen Ansteuermodi verwendet wird, bei denen jeweils für wenigstens eines der Förderwerke (23, 23') eine Ansteuerung des elektrischen Saugventils (16, 16') zur Förderung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge vorgenommen wird und für wenigstens ein anderes der Förderwerke (23, 23') keine Ansteuerung vorgenommen wird, und die sich hinsichtlich der Förderwerke (23, 23'), über welche Kraftstoff in den Hochdruckspeicher (18) gefördert wird, jeweils voneinander unterscheiden, und wobei anhand eines Vergleichs eines bei dem jeweils verwendeten Ansteuermodus ermittelten Drucks (p', p') mit einem erwarteten Druck (p') im Hochdruckspeicher (18) wenigstens eines der elektrischen Saugventile (16, 16') ermittelt wird, bei dem jeweils eine Funktionseinschränkung vorliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuordnung einer Funktionseinschränkung bei einer Hochdruckpumpe mit wenigstens zwei Förderwerken 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 (sog. 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.
Bei Brennkraftmaschinen, die einen hohen Kraftstoffbedarf haben, können beispielsweise auch solche Hochdruckpumpen verwendet werden, bei denen zwei Förderwerke separat angetrieben bzw. angesteuert werden, um die Förderleistung der Hochdruckpumpe zu erhöhen.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Zuordnung einer Funktionseinschränkung bei einer Hochdruckpumpe 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 Zuordnung einer Funktionseinschränkung bei einer Hochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine, welche Hochdruckpumpe wenigstens zwei Förderwerke aufweist, denen jeweils ein elektrisches Saugventil zugeordnet ist und die zueinander versetzt angesteuert werden, wobei die Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher verwendet wird. Insbesondere können hier genau zwei Förderwerke vorgesehen sein, denkbar sind jedoch auch mehr Förderwerke, also beispielsweise drei, vier oder mehr, die jeweils zur Förderung von Kraftstoff verwendet werden.
Bei einem solchen Saugventil ist in der Regel eine Wegbegrenzung für einen Ventilkolben, der den Niederdruckbereich von dem Förderraum der Hochdruckpumpe trennt, 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.
Dabei besteht in der Regel keine mechanische Verbindung zwischen der Wegbegrenzung, bei der es sich beispielsweise um einen Magnetanker handeln kann, und dem Ventilkolben. Eine mechanische Feder kann eine mechanische Federkraft auf den Magnetanker ausüben und hält diesen in einer Grundposition. Durch Ansteuerung des elektrischen Saugventils und damit 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 den jeweiligen Förderraum der Hochdruckpumpe gesaugt wird, jedoch Kraftstoff 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.
Mit einer solchen Hochdruckpumpe lässt sich eine Fördermenge von Kraftstoff erreichen, die höher ist als bei vergleichbaren Hochdruckpumpen mit nur einem Förderwerk. Es kann nun jedoch vorkommen, dass bei einem Förderwerk bzw. einem der elektrischen Saugventile eine Funktionseinschränkung auftritt, durch welche beispielsweise eine höhere oder niedrigere Kraftstoffmenge als gewünscht gefördert wird. Während elektrisch bedingte Funktionseinschränkungen anhand einer dem jeweiligen elektrischen Saugventil zugeordneten Endstufe in der Regel einem spezifischen elektrischen Saugventil zugeordnet werden können, ist eine Zuordnung auf diese Weise bei mechanischen oder hydraulischen Ursachen für die Funktionseinschränkung oftmals nicht möglich.
Beispielsweise kann der Ventilkolben verklemmt sein, sodass er nicht mehr verschließbar ist, wodurch keine Förderung von Kraftstoff mehr möglich ist. Die Ursache können hier beispielsweise Späne im Kraftstoff sein. Die Ansteuerung des elektrischen Saugventils kann hier weiterhin regulär erfolgen, jedoch wird trotzdem kein Kraftstoff mehr gefördert.
Ein weiteres Beispiel ist, dass eine Feder, durch welche der Anker bzw. die Wegbegrenzung vom Elektromagneten weggedrückt wird, gebrochen ist. Bei üblichen Ausgestaltungen elektrischer Saugventile führt dies dazu, dass der Ventilkolben auch ohne Ansteuerung des elektrischen Saugventils bei Druckerhöhung im Förderraum offen bleibt. Die Ansteuerung des elektrischen Saugventils kann hier weiterhin regulär erfolgen, jedoch wird trotzdem kein Kraftstoff gefördert.
Bei dem vorgeschlagenen Verfahren wird nun also ein Druck in dem Hochdruckspeicher erfasst, und, wenn der Druck einen oberen Schwellwert überschreitet oder einen unteren Schwellwert unterschreitet, wird wenigstens einer von mehreren möglichen Ansteuermodi verwendet wird, bei denen jeweils für wenigstens eines der Förderwerke eine Ansteuerung des elektrischen Saugventils zur Förderung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge vorgenommen und für wenigstens ein anderes der Förderwerke keine Ansteuerung vorgenommen wird. Dabei unterscheiden sich die Ansteuermodi hinsichtlich der Förderwerke, über welche Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert werden soll, jeweils voneinander. Anhand eines Vergleichs eines bei dem jeweils verwendeten Ansteuermodus ermittelten Drucks mit einem erwarteten Druck im Hochdruckspeicher wird dann wenigstens eines der elektrischen Saugventile ermittelt, bei dem jeweils eine Funktionseinschränkung vorliegt.
Für den Fall zweier Förderwerke und zweier elektrischer Saugventile gibt es beispielsweise zwei mögliche Ansteuerungsmodi. In einem Ansteuerungsmodus wird für ein erstes Förderwerk eine Ansteuerung des elektrischen Saugventils zur Förderung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge vorgenommen und für ein zweites Förderwerk nicht. In dem anderen Ansteuerungsmodus wird entsprechend für das erste Förderwerk keine Ansteuerung des Saugventils vorgenommen, für das zweite Förderwerk hingegen schon.
Bei Verwendung eines Ansteuerungsmodus gibt es nun einen erwarteten Druck, also einen Druck, der für den Fall keiner Funktionseinschränkung bei den in dem betreffenden Ansteuerungsmodus verwendeten Förderwerken bzw. den zugordneten elektrischen Saugventilen, und beispielsweise einer vorgegebenen, zu fördernden Kraftstoffmenge auftritt. Wenn im erwähnten Fall zweier Förderwerke also beispielsweise nur durch das erste und nicht durch das zweite gefördert werden soll, ist bei vorgegebener Ansteuerung des entsprechenden elektrischen Saugventils ein gewisser Druck zu erwarten. Durch einen Vergleich des ermittelten (also des tatsächlichen) Drucks mit dem erwarteten Druck kann also erkannt werden, ob in dem aktuellen Ansteuerungsmodus ein Förderwerk bzw. ein zugehöriges elektrisches Saugentil angesteuert wird, das eine Funktionseinschränkung aufweist. Ist dies nämlich der Fall, wird der ermittelte Druck von dem erwarteten Druck abweichen. Denkbar ist hier insbesondere, dass bei einer Abweichung um mehr als einen Schwellwert von einer Funktionseinschränkung auszugehen ist. Je nach Anzahl der Förderwerke bzw. elektrischen Saugventile können also durch Verwendung verschiedener Ansteuerungsmodi einzelne elektrische Saugventile ermittelt werden, bei denen eine Funktionseinschränkung vorliegt. Hierzu sei angemerkt, dass in den meisten Fällen nur bei einem elektrischen Saugventil eine Funktionseinschränkung vorliegen wird.
Im erwähnten Fall zweier Förderwerke bzw. elektrischer Saugventile bedeutet dies nun beispielsweise, dass, wenn nur durch das erste Förderwerk und nicht durch das zweite Förderwerk Kraftstoff gefördert werden soll und keine Abweichung des ermittelten von dem erwarteten Druck auftritt, davon auszugehen ist, dass das erste elektrische Saugventil keine Funktionseinschränkung aufweist.
Vorzugsweise können also die Ansteuerungsmodi derart verwendet werden, dass für ein Förderwerk keine Ansteuerung zur Förderung von Kraftstoff in den Hochdruckspeicher vorgenommen wird, wenn bei den den übrigen Förderwerken zugeordneten elektrischen Saugventilen keine Funktionseinschränkung vorliegt. Im gerade erwähnten Beispiel zweier Förderwerke müsste dann also nur ein Ansteuerungsmodus verwendet werden, da, wenn das erste elektrische Saugventil funktioniert, jedoch insgesamt eine Funktionseinschränkung vorliegt, davon auszugehen ist, dass bei dem zweiten elektrischen Saugventil eine Funktionseinschränkung vorliegt. Damit müssen also nicht notwendigerweise alle möglichen Ansteuerungsmodi verwendet werden, sodass eine schnellere Analyse möglich ist. Falls in dem erwähnten Beispiel jedoch eine Abweichung des ermittelten von dem erwarteten Druck auftritt, ist von einer Funktionseinschränkung des ersten elektrischen Saugventils auszugehen. Das zweite elektrische Saugventil kann durch den anderen Ansteuerungsmodus nun zudem überprüft werden, da auch dieses eine Funktionseinschränkung aufweisen könnte.
Alternativ ist es also auch bevorzugt, wenn die Ansteuerungsmodi derart verwendet werden, dass für jedes Förderwerk wenigstens einmal eine entsprechende Ansteuerung zur Förderung von Kraftstoff in den Hochdruckspeicher vorgenommen wird. Damit kann die Funktionseinschränkung mit höherer Sicherheit zugeordnet werden.
Vorteilhafterweise wird, nachdem das wenigstens eine elektrische Saugventil ermittelt wurde, bei dem die Funktionseinschränkung vorliegt, die Hochdruckpumpe in einem eingeschränkten Modus betrieben, bei dem nur noch über Förderwerke, bei deren zugeordneten elektrischen Saugventilen keine Funktionseinschränkung vorliegt, Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert wird. Insbesondere wird also auch das wenigstens eine elektrische Saugventil, bei dem die Funktionseinschränkung vorliegt, im weiteren Betrieb der Hochdruckpumpe nicht mehr angesteuert. Dieser eingeschränkte Modus kann einem sog. Limp-Home-Modus entsprechen, also einem Notbetrieb, in dem beispielsweise noch eine Fahrt nach Hause oder zu einer Werkstatt ermöglicht wird.
Vorzugsweise wird, wenn der Druck im Hochdruckspeicher in dem eingeschränkten Modus weiterhin den oberen Schwellwert überschreitet, der Druck im Hochdruckspeicher unter Verwendung eines Druckregelventils eingestellt oder geregelt. Dieser Fall kann beispielsweise dann auftreten, wenn bei einem oder auch mehreren elektrischen Saugventilen eine passive maximale Förderung (Vollförderung) vorliegt, da beispielsweise der Ventilkolben selbsttätig und ohne Ansteuerung des elektrischen Saugventils aufgrund einer Druckerhöhung im Förderraum schließt. Damit kann also auch für diesen Fall die Hochdruckpumpe weiterbetrieben werden.
Vorteilhafterweise wird, wenn der Druck den oberen Schwellwert überschreitet, der Druck im Hochdruckspeicher, insbesondere mittels eines Druckregelventils, reduziert wird, bevor der wenigstens eine Ansteuermodus verwendet wird. Damit können einerseits Probleme, die durch zu hohen Druck im Hochdruckspeicher auftreten, vermieden werden. Andererseits kann auch für die nachfolgend verwendeten Ansteuerungsmodi der Druck besser erfasst 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.
Figurenliste

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 eine Seitenansicht zu 2.
4 zeigt schematisch Verläufe eines Drucks im Hochdruckspeicher bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
5 zeigt schematisch Verläufe eines Drucks im Hochdruckspeicher bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform für verschiedene Ansteuerungsmodi.

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 zwei elektrische Saugventile 16, 16' auf, welche in Bezug auf die 2 und 3 detaillierter erläutert werden. 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 ein Druckregelventil am Hochdruckspeicher 18 vorgesehen.
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 den elektrischen Saugventilen 16, 16' anzusteuern. Weiterhin kann das Steuergerät 80 Signale des Drucksensors 20 einlesen und so den Druck im Hochdruckspeicher 18 erfassen und verarbeiten, sowie das Druckregelventil ansteuern.
In den 2 und 3 sind die Hochdruckpumpe 15 und die elektrischen Saugventile 16, 16' aus 1 detaillierter dargestellt. 3 zeigt dabei eine Seitenansicht von 2 und zwar von der linken Seite aus betrachtet. Im Folgenden sollen die 2 und 3 übergreifend beschrieben werden.
Die Hochdruckpumpe 15 weist Förderwerke mit Kolben 23, 23' auf, die jeweils von einem Nocken 24 bzw. 24' betätigt werden. Die Nocken sitzen auf einer Welle 37 und können 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. Die Nocken 24 und 24' sind als doppelte Nocken ausgebildet und um 90° versetzt.
Weiterhin weist die Hochdruckpumpe 15 Auslassventile 25, 25' auf, über welche Förderräume 26, 26' der Hochdruckpumpe 15 an den Hochdruckspeicher angebunden sind. Die Auslassventile 25, 25' können beispielsweise jeweils mittels einer Feder als Rückschlagventil ausgebildet sein, so dass nur dann Kraftstoff vom jeweiligen Förderraum 26 bzw. 26' in den Hochdruckspeicher gefördert werden kann, wenn ein genügend hoher Druck im jeweiligen Förderraum vorherrscht.
Die elektrischen Saugventile 16, 16' weisen jeweils einen Ventilkolben 30 bzw. 30' auf, die den Niederdruckbereich von dem jeweiligen Förderraum 26 bzw. 26' der Hochdruckpumpe 15 trennt. Ein Kraftstofffluss vom Niederdruckbereich ist hier mittels eines Pfeiles gezeigt.
Weiterhin weisen die elektrischen Saugventile 16, 16' jeweils einen Elektromagneten 32 bzw. 32' mit einer Spule 31 bzw. 31' auf. Die Spulen 31, 31' können beispielsweise an das Steuergerät angebunden sein, so dass die Spulen 31, 31' bzw. die Elektromagnete 32, 32' im Rahmen der Ansteuerung der elektrischen Saugventile bestromt werden können. Weiterhin sind Wegbegrenzungen 33, 33' vorgesehen, die vorliegend als Anker für den jeweiligen Elektromagneten ausgebildet sind.
In unbestromtem Zustand des Elektromagneten 32 bzw. 32' kann der Anker 33 bzw. 33' bspw. mittels einer oder mehrerer Federn 34 vom Elektromagneten 32 bzw. 32' weg in Richtung Ventilkolben 30 bzw. 30' gedrückt werden. In diesem stromlosen Zustand befindet sich das jeweilige elektrische Saugventil 16 bzw. 16', wie hier beispielhaft gezeigt, in einer ersten Stellung S₁.
In der ersten Stellung S₁ kann der Ventilkolben 30 bzw. 30' nicht vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich nicht vollständig von dem Förderraum 26 bzw. 26' abtrennen, da der Anker 33 bzw. 33' den Weg des Ventilkolbens 30 bzw. 30' begrenzt.
Wird die Spule 31 bzw. 31' bestromt, so bewegt sich der Anker 33 bzw. 33' in Richtung des Elektromagneten 32 bzw. 32' und somit weg vom Ventilkolben 30 bzw. 30'. In diesem bestromten Zustand befindet sich das jeweilige elektrische Saugventil mit der Wegbegrenzung 33 bzw. 33' in einer zweiten Stellung S₂.
In der zweiten Stellung S₂ kann der Ventilkolben 30 bzw. 30' vollständig schließen bzw. den Niederdruckbereich vollständig von dem Förderraum 26 bzw. 26' abtrennen, da der Anker 33 bzw. 33' den Weg des Ventilkolbens 30 bzw. 30' nicht mehr begrenzt. In geschlossenem Zustand verschließt der Ventilkolben 30 bzw. 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 des Teils der Hochdruckpumpe mit dem Kolben 23 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 den Förderraum 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 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 Anker 33 den Weg des Ventilkolbens 30 begrenzt.
Wird nun, beispielsweise noch während der Kompressionsphase, die Spule 31 bestromt, so bewegt sich der Anker 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.
Die Funktionsweise des elektrischen Saugventils 16' entspricht derjenigen des elektrischen Saugventils 16, jedoch ist der Nocken 24' um 90° gegenüber dem Nocken 24 versetzt, so dass es zu einer Phasenverschiebung kommt. Diese Phasenverschiebung ergibt sich für den Hub des Kolbens 23' aufgrund des Nockens 24', jedoch wird das elektrische Saugventil 16' ebenfalls entsprechend phasenversetzt angesteuert.
Bei den gezeigten elektrischen Saugventilen 16, 16' kann es nun beispielsweise zu einer Funktionseinschränkung durch eine Verklemmung des Ventilkolbens 35 bzw. 35' dahingehend kommen, dass der Ventilkolben nicht mehr schließen kann, sodass dauerhaft der Kraftstoff aus dem Förderraum 26 bzw. 26' zurück in den Niederdruckbereich fließt. Damit kann kein Kraftstoff in den Hochdruckspeicher gefördert werden.
Ebenso kann es beispielsweise zu einer Funktionseinschränkung durch Bruch der Feder 34 kommen, da dann der Ventilkolben 35 bzw. 35' auch ohne Bestromung der entsprechenden Spule schließen kann. Damit kommt es zur Förderung der maximal möglichen Menge an Kraftstoff und einer entsprechenden Druckerhöhung im Hochdruckspeicher, unabhängig von der Ansteuerung des elektrischen Saugventils 16 bzw. 16'. Je nach Bauart ist es auch denkbar, dass keine Förderung mehr stattfindet, da der Ventilkolben offen bleibt.
In 4 sind schematisch Verläufe eines Drucks im Hochdruckspeicher bei Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Hierzu ist ein Druck p über der Zeit aufgetragen.
Mit dem Verlauf p₀ ist dabei ein Druck bzw. ein Druckverlauf gezeigt, wie er beispielsweise bei ordnungsgemäßer Funktion der Hochdruckpumpe im Hochdruckspeicher auftritt. Gewisse Druckschwankungen können dabei beispielsweise aus unterschiedlichen Hüben der Kolben, insbesondere auch deren Hüben selbst, resultieren.
Wenn nun beispielsweise bei einem von zwei elektrischen Saugventilen eine Funktionseinschränkung vorliegt, durch welche Vollförderung vorliegt, also immer die maximal mögliche Menge an Kraftstoff gefördert wird, ergibt sich ein höherer Druck als gewünscht. Dies ist beispielhaft mit dem Verlauf p₁ dargestellt. Eine Funktionseinschränkung an sich kann hier beispielsweise daran erkannt werden, dass der Druck im Hochdruckspeicher (beispielsweise auch ein mittlerer Druck) einen oberen Schwellwert W_o überschreitet.
Wenn nun beispielsweise bei einem von zwei elektrischen Saugventilen eine Funktionseinschränkung vorliegt, durch welche keine Förderung mehr möglich ist, ergibt sich ein niedrigerer Druck als gewünscht. Dies ist beispielhaft mit dem Verlauf p₂ dargestellt. Eine Funktionseinschränkung an sich kann hier beispielsweise daran erkannt werden, dass der Druck im Hochdruckspeicher (beispielsweise auch ein mittlerer Druck) einen unteren Schwellwert W_u unterschreitet.
In 5 sind nun schematisch Verläufe eines Drucks im Hochdruckspeicher für verschiedene Ansteuerungsmodi der elektrischen Saugventile und insbesondere für den Fall mit zu niedrigem Druck gemäß 4, also den Verlauf p₂, dargestellt. Auch hier ist ein Druck p über der Zeit t aufgetragen.
Wenn der Druck im Hochdruckspeicher den oberen Schwellwert überschreitet oder - wie hier gezeigt - der Druck den unteren Schwellwert unterschreitet, kann von einer Funktionseinschränkung ausgegangen werden, die dann einem der beiden elektrischen Saugventile zugeordnet werden soll. Im Folgenden soll hierzu beispielhaft davon ausgegangen werden, dass ein erstes elektrisches Saugventil keinen Kraftstoff fördert.
Es kann nun also ein Ansteuerungsmodus gewählt werden, bei dem beispielsweise durch den ersten Förderraum der Hochdruckpumpe kein Kraftstoff gefördert werden soll, durch den zweiten jedoch schon. Hierzu kann beispielsweise die Ansteuerung des ersten elektrischen Saugventils unterbleiben. Durch die Ansteuerung des zweiten elektrischen Saugventils bei ordnungsgemäßer Funktion ist dabei beispielsweise ein Druck gemäß Verlauf p'₀ im Hochdruckspeicher zu erwarten.
Da hier nun bei dem zweiten elektrischen Saugventil keine Funktionseinschränkung vorliegt, so entspricht der ermittelte Druck, hier durch den Verlauf p'₂ gezeigt, zumindest im Wesentlichen dem erwarteten Druck (Verlauf p'₀). Hier kann dann bereits davon ausgegangen werden, dass bei dem ersten elektrischen Saugventil die Funktionseinschränkung vorliegt.
Wenn jedoch ein Ansteuerungsmodus gewählt wird, bei dem beispielsweise durch den zweiten Förderraum der Hochdruckpumpe kein Kraftstoff gefördert werden soll, durch den ersten jedoch schon, so ist auch hier bei ordnungsgemäßer Funktion des ersten elektrischen Saugventils beispielsweise ein Druck gemäß Verlauf p'₀ im Hochdruckspeicher zu erwarten.
Aufgrund der Funktionseinschränkung bei dem ersten elektrischen Saugventil ist der ermittelte Druck, hier durch den Verlauf p'₁ gezeigt, jedoch geringer als der erwartete Druck (Verlauf p'₀). Hier kann dann zwar davon ausgegangen werden, dass bei dem ersten elektrischen Saugventil die Funktionseinschränkung vorliegt, jedoch ist es zweckmäßig, auch noch den bereits erwähnten Ansteuerungsmodus, bei dem durch den ersten Förderraum der Hochdruckpumpe kein Kraftstoff gefördert werden soll, zu verwenden, um auszuschließen, dass auch beim zweiten elektrischen Saugventil eine Funktionseinschränkung vorliegt.
Für den in 4 gezeigten Fall mit erhöhtem Druck können entsprechende Ansteuerungsmodi verwendet werden. Für einen Fall, bei dem es dauerhaft, also auch nach Deaktivieren eines elektrischen Saugventils, bei dem eine Funktionseinschränkung erkannt wurde (also dem eingeschränkten Modus), zu einem Überschreiten des oberen Schwellwerts kommt, kann auch ein Druckregelventil zur Einstellung oder Regelung des Drucks - zumindest für eine gewisse Zeitdauer - verwendet werden.

Claims

Verfahren zur Zuordnung einer Funktionseinschränkung bei einer Hochdruckpumpe (15) einer Brennkraftmaschine (40), wobei die Hochdruckpumpe (15) wenigstens zwei Förderwerke (23, 23') zum Fördern von Kraftstoff aus einem Niederdruckbereich in einen Hochdruckspeicher (18) aufweist, denen jeweils ein elektrisches Saugventil (16, 16') zugeordnet ist, wobei ein Druck (p₀, p₁, p₂) in dem Hochdruckspeicher (18) erfasst wird, wobei, wenn der Druck (p₁, p₂) einen oberen Schwellwert (W_o) überschreitet oder einen unteren Schwellwert (W_u) unterschreitet, wenigstens einer von mehreren möglichen Ansteuermodi verwendet wird, bei denen jeweils für wenigstens eines der Förderwerke (23, 23') eine Ansteuerung des elektrischen Saugventils (16, 16') zur Förderung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge vorgenommen wird und für wenigstens ein anderes der Förderwerke (23, 23') keine Ansteuerung vorgenommen wird, und die sich hinsichtlich der Förderwerke (23, 23'), für über welche eine Ansteuerung vorgenommen wird, jeweils voneinander unterscheiden, und wobei anhand eines Vergleichs eines bei dem jeweils verwendeten Ansteuermodus ermittelten Drucks (p'₁, p'₂) mit einem erwarteten Druck (p'₀) im Hochdruckspeicher (18) wenigstens eines der elektrischen Saugventile (16, 16') ermittelt wird, bei dem jeweils eine Funktionseinschränkung vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei, nachdem das wenigstens eine elektrische Saugventil (16, 16') ermittelt wurde, bei dem die Funktionseinschränkung vorliegt, die Hochdruckpumpe(18) in einem eingeschränkten Modus betrieben wird, bei dem nur noch für Förderwerke (23, 23'), bei deren zugeordneten elektrischen Saugventilen (16, 16') keine Funktionseinschränkung vorliegt, eine Ansteuerung zur Förderung von Kraftstoff in den Hochdruckspeicher (18) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei, wenn der Druck (p₂) im Hochdruckspeicher (18) in dem eingeschränkten Modus weiterhin den oberen Schwellwert (W_o) überschreitet, der Druck im Hochdruckspeicher (18) unter Verwendung eines Druckregelventils (21) eingestellt oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das wenigstens eine elektrische Saugventil (16, 16'), bei dem die Funktionseinschränkung vorliegt, im weiteren Betrieb der Hochdruckpumpe (15) nicht mehr angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn der Druck (p₂) den oberen Schwellwert (W_o) überschreitet, der Druck im Hochdruckspeicher (18), insbesondere mittels eines Druckregelventils (21), reduziert wird, bevor der wenigstens eine Ansteuermodus verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ansteuerungsmodi derart verwendet werden, dass für ein Förderwerk (23, 23') keine Ansteuerung des elektrischen Saugventils (16, 16') zur Förderung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge vorgenommen wird, wenn bei den den übrigen Förderwerken zugeordneten elektrischen Saugventilen (16, 16') keine Funktionseinschränkung vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Ansteuerungsmodi derart verwendet werden, dass wenigstens einmal für jedes Förderwerk (23, 23') eine Ansteuerung des elektrischen Saugventils (16, 16') zur Förderung einer vorgegebenen Kraftstoffmenge vorgenommen wird.
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.