DE102017221042A1

DE102017221042A1 - Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102017221042A1
Application number: DE102017221042.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Haug; Dieter Ulrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2019-05-29

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors beschrieben. Im Betrieb der Fluidpumpe wird ein Wert erfasst wird, der mit einem Gegendruck, der von der Fluidpumpe aufgebracht wird, korreliert. Ausgehend von der mit dem Gegendruck korrelierenden Größe erfolgt eine Regelung der Fluidpumpe.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors. Bei Kraftstoffeinspritzsystemen für Verbrennungsmotoren kommen Hochdruckpumpen und Fluidpumpen zum Einsatz. Die Fluidpumpen können mechanisch oder elektrisch angetrieben werden. Die Aufgabe der Fluidpumpe ist es, den Kraftstoff vom Tank zur Hochdruckpumpe zu transportieren und am Eingang der Hochdruckpumpe einen ausreichenden Speisedruck sicherzustellen. Der Druck am Eingang der Hochdruckpumpe kann über einen geschlossenen Regelkreis aus einem Drucksensor am Eingang der Hochdruckpumpe, einem Steuergerät und der Fluidpumpe eingeregelt werden. Zwischen der Hochdruckpumpe und der Fluidpumpe kann sich ein Kraftstofffilter befinden, über den sich ein bestimmter Druckabfall einstellt.
Um einen solchen Regelkreis aufzubauen, ist ein Drucksensor vor der Hochdruckpumpe erforderlich.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Beim Verfahren gemäß Anspruch 1 ergibt sich der Vorteil, dass ein Drucksensor vor der Hochdruckpumpe eingespart werden kann, wobei gleichzeitig eine Regelung der Fluidpumpe derart möglich ist, dass sich vor der Hochdruckpumpe ein bestimmter Druck eingeregelt werden kann. Hierzu wird bei einem Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors, im Betrieb der Fluidpumpe ein Wert erfasst, der mit einem Gegendruck, der von der Fluidpumpe aufgebracht wird, korreliert. Ausgehend von der mit dem Gegendruck korrelierenden Größe erfolgt eine Regelung der Fluidpumpe.
Besonders einfach ist es, wenn als die mit dem Gegendruck korrelierenden Größe ein elektrischer Strom erfasst wird, mit dem die Fluidpumpe betrieben wird, oder dass als die mit dem Gegendruck korrelierenden Größe das Moment erfasst wird, das von der Fluidpumpe aufgebracht wird. Es wurde erkannt, dass bei bestimmten Fluidpumpen der Strom, der durch die Fluidpumpe fließt, und/oder das Moment, das von der Fluidpumpe aufgebracht wird, mit dem Druck, gegen den die Fluidpumpe arbeitet, korreliert. Bei der Verwendung des Stroms ist kein zusätzlicher Sensor erforderlich, da der Strom für andere Aufgabe bereits ermittelt wird.
Durch diese Vorgehensweise kann auch ohne Drucksensor der Druck, gegen den die Fluidpumpe arbeitet, und der am Eingang der Hochdruckpumpe anliegt, die von der Fluidpumpe versorgt wird, sehr einfach in einem geschlossenen Regelkreis geregelt werden. Hierzu wird ausgehend von dem Vergleich, der mit dem Druck korrelierenden Größe mit einem Sollwert eine Stellgröße zur Ansteuerung der Fluidpumpe vorgegeben.
Besonders vorteilhaft ist es wenn als Stellgröße die Spannung, die an die Fluidpumpe angelegt wird, verwendet wird.
Eine weitere Verbesserung der Genauigkeit der Regelung ergibt sich, wenn die mit dem Gegendruck korrelierende Größe mit einem Normierungswert korrigiert wird, die den Einfluss wenigstens einer der übrigen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems korrigiert.
Dies ist insbesondere Vorteilhaft, wenn hierdurch der Einfluss eines Kraftstofffilters korrigiert wird.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen neuen Programmcode zusammen mit Verarbeitungsanweisungen zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, insbesondere Sourcecode mit Compilier- und/oder Verlinkungsanweisungen, wobei der Programmcode das Computerprogramm zur Ausführung aller Schritte eines der beschriebenen Verfahren ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisungen in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird, also insbesondere kompiliert und/oder verlinkt wird. Dieser Programmcode kann insbesondere durch Quellcode gegeben sein, welche beispielsweise von einem Server im Internet herunterladbar ist.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 wesentliche Elemente eines Kraftstoffeinspritzsystems,
2 verschiedene über Zeit aufgetragene Signale und
3 ein Flussdiagramm der erfindungsgemäßen Vorgehensweise.

Ausführungsformen der Erfindung
In der 1 sind die wesentlichen Elemente eines Kraftstoffeinspritzsystems eines Verbrennungsmotors dargestellt. Mit 100 ist ein Vorratsbehälter für den Kraftstoff bezeichnet. Dieser wird im Folgenden auch als Tank bezeichnet. Von diesem gelangt der Kraftstoff über eine Leitung zu einer Fluidpumpe 110, die auch als Niederdruckpumpe bezeichnet wird. Als Niederdruckpumpe wird vorzugsweise eine elektrische Zahnradpumpe verwendet, die mit einem sogenannten BLDC-Motor angetrieben wird. Bei solchen Pumpen besteht ein unmittelbarer Zusammenhang zwischen dem von der Pumpe aufgebrachten Drehmoment und dem Strom I, der durch den Motor der Pumpe fließt. Dies bedeutet, der Strom I ist ein Maß für das von der Fluidpumpe aufgebrachte Moment und damit ein Maß für den Druck gegen den die Fluidpumpe arbeitet. Der Kraftstoff wird von der Fluidpumpe 110 über ein Filter 120 in einen Hochdruckbereich 130 gefördert. Der Hochdruckbereich ist in der 1 stark vereinfacht dargestellt und beinhaltet im Wesentlichen eine Hochdruckpumpe, ein Rail sowie Injektoren, um den Kraftstoff in den einzelnen Brennräumen zu zumessen.
Erfindungsgemäß wird wie folgt vorgegangen.
In einem ersten Schritt 210 wird von einem nicht dargestellten Motorsteuergerät ein Sollwert für den Druck im Eingangsbereich des Hochdruckbereichs vorgegeben. Dieser Sollwert dient der Steuereinheit der elektrischen Niederdruckpumpe als Sollwert. Der Eingangsbereich des Hochdruckbereichs 130 entspricht dem Bereich vor der Hochdruckpumpe, aus der die Hochdruckpumpe den Kraftstoff in das Rail fördert.
In einem zweiten Schritt 220 wird der Strom, der durch die Pumpe fließt, und die Spannung, die an der Pumpe anliegt, erfasst. Ausgehend von dem gemessenen Strom wird dann aus der Abhängigkeit des Drucks von dem Strom der Druck, gegen den die Vorförderpumpe arbeitet, berechnet. Hierzu ist in der Steuereinheit der Niederdruckpumpe ein Kennfeld vorgesehen, in dem der Zusammenhang zwischen dem Strom und dem Druck, gegen den die Niederdruckpumpe arbeitet, abgelegt ist.
In einem dritten Schritt 230 erfolgt ausgehend von dem Vergleich zwischen dem Sollwert für den Druck und dem im zweiten Schritt ermittelten Istwert für den Druck die Ansteuerung der Pumpe derart, dass sich der Istwert dem Sollwert annähert. Hierzu werden die Spannung und damit die Drehzahl der Pumpe entsprechend verändert.
Ist zwischen der Pumpe und der Hochdruckpumpe ein Filter angeordnet, so erfolgt über diesen Filter ein gewisser Druckabfall. Um eine genauere Regelung zu ermöglichen, muss dieser Druckabfall bei der Bestimmung des Istwertes berücksichtigt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass wenigstens ein Normierungswert ermittelt wird.
Hierzu wird durch die elektronische Steuereinheit der Fluidpumpe 110 ein Lernvorgang gestartet. Während des Lernvorgangs wird die Fluidpumpe auf eine oder mehrere vorgegebene Drehzahlen eingeregelt. Für jede Drehzahl wird die Motorlast oder der Strom ermittelt. Diese Motorlast bzw. der Strom entspricht dem Druck P gegen den die Pumpe arbeitet. Die so ermittelten Werte für den werden gespeichert und der Lernvorgang beendet.
In der elektronischen Steuereinheit der Fluidpumpe ist der Zusammenhang zwischen der Drehzahl der Fluidpumpe (als Maß für den Durchfluss durch den Filter) und dem Druck P, gegen den die Fluidpumpe arbeitet, für verschiedene Zustände als Kennfeld abgelegt. So können beispielsweise Kennlinien für den Neuzustand, also nicht mit Schmutz beladen, und im komplett mit Schmutz beladenen Zustand, abgelegt sein.
Ein Beispiel für ein solches Kennfeld ist in 2 dargestellt. Mit einer durchgezogenen Linie ist der Zusammenhang zwischen dem Druck P und der Drehzahl N der Fluidpumpe für einen Filter im Neuzustand aufgetragen. Mit einer strichpunktierten Linie ist der Zusammenhang für einen beladenen Filter dargestellt. Der während des Lernvorgangs gemessene Druck bei der Drehzahl N1 ist mit P1 bezeichnet. Durch diese Wertepaare wird die Kennlinie, die einer bestimmten Beladung des Filters entspricht, identifiziert. Wird der Lernvorgang bei mehreren Druckwerten durchgeführt kann die gesamte Kennlinie des Drucks über der Drehzahl ermittelt werden. Im Neuzustand würde sich bei der Drehzahl N1 der Druck P0 einstellen.
Die Differenz der Kennlinie im Neuzustand, mit der durchgezogenen Linie eingezeichnet, und der beim Lernvorgang ermittelten Kennlinie, mit einer strichpunktierten Linie eingezeichnet, entspricht dem erhöhten Druckabfall über dem Filter auf Grund seiner Verunreinigung. Dies entspricht der Differenz D zwischen den Druckwerten P1 und P0.
Der so ermittelte Wert D für den Druckabfall über den Filter wird dann zu dem in Schritt 220 ermittelten Istwert für den Druck addiert und zur Regelung verwendet. Diese Differenz D wird als Normierungswert D verwendet. Vorzugsweise ist der Normierungswert D von der Drehzahl der Fluidpumpe abhängig. Wie in 2 erkennbar ist der Abstand der Kennlinie im Neuzustand und der beim Lernvorgang ermittelten Kennlinie nicht für alle Drehzahlen konstant. Als Normierungswert D wird daher ein Mittelwert oder ein drehzahlabhängiger Wert verwendet.
Während des Lernvorgangs wird der Druck am Eingang der Hochdruckpumpe nicht geregelt. Der sich einstellende Druck ergibt sich aus der Bauart der Hochdruckpumpe. In Abhängigkeit dieser Bauart findet der Lernvorgang während des Betriebs des Verbrennungsmotors oder nur während des Stillstands des Verbrennungsmotors statt.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Fluidpumpe in einem Kraftstoffeinspritzsystem eines Verbrennungsmotors, bei dem im Betrieb der Fluidpumpe ein Wert erfasst wird, der mit einem Gegendruck, der von der Fluidpumpe aufgebracht wird, korreliert, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von der mit dem Gegendruck korrelierenden Größe eine Regelung der Fluidpumpe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als die mit dem Gegendruck korrelierenden Größe ein elektrischer Strom erfasst wird, mit dem die Fluidpumpe betrieben wird, oder dass als die mit dem Gegendruck korrelierenden Größe das Moment erfasst wird, das von der Fluidpumpe aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem Vergleich der mit dem Druck korrelierenden Größe mit einem Sollwert eine Stellgröße zur Ansteuerung der Fluidpumpe vorgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellgröße die Spannung, die an die Fluidpumpe angelegt wird, verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Gegendruck korrelierende Größe mit einem Normierungswert korrigiert wird, der den Einfluss wenigstens einer der übrigen Komponenten des Kraftstoffeinspritzsystems korrigiert.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfluss eines Kraftstofffilters korrigiert wird.
Computerprogramm, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, aus dem das Computerprogramm nach Anspruch 6 gespeichert ist.
Steuergerät, das ausgebildet ist, alle Schritte eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auszuführen.
Programmcode zusammen mit einer Verarbeitungsanweisung zum Erstellen eines auf einem Steuergerät ablauffähigen Computerprogramms, wobei der Programmcode das Computerprogramm nach Anspruch 7 ergibt, wenn er gemäß der Verarbeitungsanweisung in ein ablauffähiges Computerprogramm umgewandelt wird.